etude theorique et experimentale du transport electronique ... - Ief

Chapitre I : Introduction au transport électroniquel’hypothèse d’un phonon prédominant d’énergie h ω , la vitesse de saturation est donnée par la relationI- 2 [10]:vsathω≈ I- 2m*coù m c la masse effective de conduction. Dans ces conditions de saturation en vitesse, l’énergie dedérive reste constante et l’énergie supplémentaire induite par le champ électrique apparaît dans lacomposante thermique, 3/2kT C . Dans ce régime de transport, la température du gaz électronique T Caugmente telle que [10] :22 q⎛2⎛ E ⎞ ⎞TC = TL + τwµ0E = TL1+ 3 k⎜⎜ ⎟BE ⎟⎝ ⎝ C ⎠ ⎠où τ w est le temps de relaxation de l’énergie. Sans dopage dans le silicum, la mobilité en fonction de latempérature électronique s’écrit [10]:I- 3( )Tµµ =⎛⎜ ⎛ E1+⎜⎜⎝ ⎝ E CL0µ TC= µ01/ 2T2C⎞⎟⎠⎞⎟⎟⎠I- 4Figure I-3 : Mobilité des électrons en fonction de la densitéde dopants donneurs à différentes températures[11]Figure I-4 : Mobilité des électrons en fonction du champélectrique. A faible champ, la vitesse est proportionnelle auchamp. Ensuite elle sature lorsque le champ dépasse3.10 4 V/cm environ En ligne continue, direction et enligne pointillée [12]2.2. Transport non stationnaireSuite à la réduction d’échelle, pour les transistors de longueurs de grille inférieure à 200nm environ, lechamp varie rapidement dans le canal. Cette variation du champ engendre alors une augmentationconstante de l’énergie transmise au gaz. Dans le même temps, les phonons ne peuvent absorberinstantanément cet excès d’énergie par rapport à l’énergie d’équilibre. Ce phénomène se traduit parl’équation (I- 5) [13]. Elle définit les effets non stationnaires lorsque le gain d’énergie dans le tempsinduit par le champ est plus grand que la puissance que peut dissiper le réseau par l’intermédiaire desphonons inter-vallées.- 11 -