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

More documents

Recommendations

Info

Chapitre IV : Modélisation analytique du transport quasi balistiqueOù ℘ est une valeur de calibrage égale à 100 pour retrouver les valeurs de T ch des simulations.Où X jla valeur de la jonction qui contribue à l’injection des porteurs dans le canal et X bar la profondeur dubarycentre des charges. Elle est déterminée avec :XchjQtopTch= Xj× IV- 46Next Rugosité de surfaceEt la fréquence d’interaction avec la rugosité de surface est calculée avec l’expression de Ferry [32] :Avec1τSR*m ( EavgLq ∆ )=3 22hεESiavg22 2π∫+012 2( 1 k L cos( θ / 2 ))si3/2dθIV- 47( Qdep+ 0.5Qtop)= IV- 48εPour que le modèle soit continu, du régime balistique au régime diffusif, il est nécessaire qu’à partirdes fréquences d’interactions, un libre parcours moyen soit obtenu, et compatible avec les courbes demobilité expérimentale. La théorie de Lundstrom est continue entre les différents régimes carl’équation IV- 1 peut s’écrire avec la mobilité, comme expliqué dans [33]. L’ensemble desmécanismes d’interaction n’étant pas totalement pris en compte et l’influence des effets deconfinement non plus, il est nécessaire de mener un calibrage pour obtenir la courbe de la mobilitéuniverselle en utilisant une fonction de calibrage CALIB(E eff ) :5( E eff) 2.93×exp[ − E 10 × 0,003] + 1CALIB IV- 49=effCette courbe est égale à 1 pour la majorité des dispositifs que l’on étudie à l’état passant. Pour lesfaibles valeurs de champ effectif, d’autres phénomènes ne sont pas pris en compte. Par conséquent, lafonction CALIB(E eff ) augmente jusqu’à environ une valeur de 3 pour les très faibles champs deconfinement. Ensuite, en insérant le dopage, les autres courbes de mobilité sont retrouvées, commeillustrée sur la Figure IV- 34.La courbe expérimentale de mobilité ayant été retrouvée, il est nécessaire de mener la validation avecdes simulations de transistors. Pour cela, le MOSFET n°2 est simulé dans 3 configurations : MOSFET n°2-A : L ch = 25nm : ECRANTAGE CLASSIQUE et SANS RUGOSITE MOSFET n°2-B : L ch = 25nm : ECRANTAGE LOCAL et SANS RUGOSITE MOSFET n°2-C : L ch = 25nm : ECRANTAGE LOCAL et AVEC RUGOSITEPour analyser l’influence de l’écrantage local et de la rugosité, le coefficient de rétro-diffusion estcomparé en fonction des polarisations V DS et V GS. Sur la Figure IV- 35, on s’aperçoit aisément que R Cest dépendant de V DS et V GS dans le même ordre d’importance. Par comparaisons de ce graphe avecceux avec et sans rugosité et écrantage local, l’influence de ces phénomènes physiques en fonction despolarisations est visible.- 150 -
Chapitre IV : Modélisation analytique du transport quasi balistique1000mueff(cm²/V/s)100universal mobility3,90E+157,20E+163,00E+177,7E+172,40E+183e17 model2.40E+18Series910 100 1000 10000Eeff(kV/cm)RC (%)100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%0.4VGS (Volts)0.60.80.810.50.30.10VDS (Volts)0.9-10.8-0.90.7-0.80.6-0.70.5-0.60.4-0.50.3-0.40.2-0.30.1-0.20-0.1Figure IV- 34: Validation de la courbe de mobilité universellesur les mesures expérimentales de Takagi [34]Figure IV- 35: Coefficient de rétro diffusion R C enfonction de V DS et V GS. Il apparaît clairement que plus V DSet V GS augmente plus le coefficient de rétro-diffusionaugmente. La vitesse d’injection est dépendante de V DS etV GS . Sur le MOSFET n°2.Les simulations des 3 MOSFETs 2-A, 2-B et 2-C donnent les profils de vitesses, tracés sur la FigureIV- 32. On s’aperçoit que la vitesse en classique est plus importante que celle avec l’écrantage local.Cela s’explique simplement : Dans le cas classique, il y a 5.7 10 18 électrons par cm 3 qui écrantent lesimpuretés. Or dans nos simulations, il y a moins de porteurs dans le canal (c.f. Figure IV- 33). Parconséquent, l’écrantage est moins important, il y a donc plus d’interactions avec les impuretés et lecourant est plus faible de 20% environ sur le MOSFET n°2. Ce courant plus faible est principalementdû à la différence des vitesses et non à la variation de la concentration de porteurs dans le canalcomme le montre la Figure IV- 32. En ce qui concerne la rugosité d’interface, le fait d’avoir inséré unpourcentage de porteurs diffusif de 15% à l’interface Si-SiO 2 engendre une perte de courant de 10%environ. La concentration ne bouge pas entre les différentes options.4.2.2. Calibrage de l’écrantage local et de la rugosité Impuretés avec écrantage localAvec la modélisation précédente pour la concentration N ecran , les valeurs Monte Carlo du courant sontobtenues comme illustré sur Figure IV- 37. De plus, le modèle est évalué en comparant les ratios descourants obtenus avec et sans écrantage local pour le modèle et les simulations Monte Carlo sur laFigure IV- 36. Les résultats sont corrects sans être excellents. Cela est dû notamment à la complexitéde la modélisation 2D de l’écrantage local. Les simulations Monte Carlo montrent que lorsque V GSdiminue, il y a moins de porteurs dans le canal et donc l’écrantage est plus fort et le ratio plus élevé.- 151 -
Page 3 and 4:
REMERCIEMENTSCette étude a été m
Page 5 and 6:
Tables des matièresTABLE DES MATIE
Page 7 and 8:
Tables des matières6.1. Comparaiso
Page 9 and 10:
IntroductionINTRODUCTIONCONTEXTE ET
Page 11 and 12:
IntroductionREFERENCES[1] “Crammi
Page 13 and 14:
Chapitre I : Introduction au transp
Page 15 and 16:
Page 17 and 18:
Page 19 and 20:
Page 21 and 22:
Page 23 and 24:
Page 25 and 26:
Page 27 and 28:
Page 29 and 30:
Page 31 and 32:
Page 33 and 34:
Page 35 and 36:
Page 37 and 38:
Page 39 and 40:
Page 41 and 42:
Page 43 and 44:
Page 45 and 46:
Page 47 and 48:
Page 49 and 50:
Chapitre II : Les différents nivea
Page 51 and 52:
Page 53 and 54:
Page 55 and 56:
Page 57 and 58:
Page 59 and 60:
Page 61 and 62:
Page 63 and 64:
Page 65 and 66:
Page 67 and 68:
Page 69 and 70:
Page 71 and 72:
Page 73 and 74:
Page 75 and 76:
Page 77 and 78:
Page 79 and 80:
Page 81 and 82:
Page 83 and 84:
Page 85 and 86:
Page 87 and 88:
Chapitre III : Etude expérimentale
Page 89 and 90:
Page 91 and 92:
Page 93 and 94:
Page 95 and 96:
Page 97 and 98:
Page 99 and 100:
Page 101 and 102:
Page 103 and 104: Chapitre III : Etude expérimentale
Page 135 and 136: Chapitre IV : Modélisation analyti
Page 153: Chapitre IV : Modélisation analyti
Page 191 and 192: ConclusionCONCLUSIONLE TRAVAIL EFFE
Page 193: ConclusionFigure C: Interface MASTA
show all

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

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?