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

More documents

Recommendations

Info

Chapitre IV : Modélisation analytique du transport quasi balistiqueprobabilité de porteurs diffusifs, la vitesse moyenne (sans considéré l’injection au drain) le long ducanal est donnée par :vsource1( x ) =1 + RRC1 + RvhydCCvvbaltherm( x )P( x )( 1 − P( x )P%bal%bal%bal( x ) +( x ))( x ) +IV- 75Le premier terme représente la vitesse des porteurs balistiques le long du canal. Le second termereprésente la vitesse de rétro-diffusion, c'est-à-dire la vitesse moyenne négative des porteurs quidiffusent. Enfin le dernier terme représente la vitesse moyenne des porteurs qui ne sont plusbalistiques et qui contribuent au courant par l’intermédiaire d’une composante de vitessehydrodynamique. Chacun de ces termes est pondéré par la quantité de porteurs associés.A cette vitesse induite par les porteurs injectés à la source, il faut ajouter la composante liée àl’injection des porteurs au drain, le tout pondéré une fois encore par la population associée. Pour lacomposante source, la charge associée est la charge induite par la grille. La charge du drain est leproduit de la densité de porteurs dans les extensions multipliée par la transmission du drain vers lasource. Par cette pondération, la vitesse le long du canal est obtenue avec :v( x )[ vsource( x) N ( x)+ vthermTD→S( x ) NDrain]N ( x) + TD→S( x ) NDrain= IV- 76Où la transmission drain vers la source en x est évaluée avec les équations IV- 29 et IV- 30 avec unchamp répulsif moyen E D calculé entre la position x et la fin du drain :TDE/ kTD→S=IV- 77(( 1/mfp + E / kT ) exp( E / kT( L − x)−1 / mfp)DsourceDAvec cette modélisation de la vitesse, par continuité du courant, la charge et la densité peuvent en êtredéduites avec :NinjN ( x ) = IV- 78v / VLes profils de vitesse obtenus avec ce modèle sont comparés avec les simulations Monte Carlo ettracés sur les Figure IV- 61 et Figure IV- 62.injchV e lo c it y ( m /s )2.5E+052.0E+051.5E+051.0E+05VG=0.8V VD=0.8VVG=0.8V VD=0.3VVG=0.8V VD=0.5VMODELVelocity (m /s)3.0E+052.5E+052.0E+051.5E+051.0E+05VG=1V VD=0.8VVG=0.6V VD=0.8VVG=0.8V VD=0.8VMODEL5.0E+045.0E+040.0E+0020 25 30 35 40 45 50 55 60Distance along the MOSFET (nm)Figure IV- 61: Profil de la vitesse moyenne à V GS =0.8Vsur le MOSFET standard pour différents V DS. Les symbolessont les simulations Monte Carlo et les lignes continuesreprésentent le modèle.0.0E+0020 25 30 35 40 45 50 55 60Distance along the MOSFET (nm)Figure IV- 62: Profil de la vitesse moyenne à V DS =0.8V surle MOSFET standard pour différents V GS .Les symboles sontles simulations Monte Carlo et les lignes continuesreprésentent le modèle.- 164 -
Chapitre IV : Modélisation analytique du transport quasi balistiqueLe modèle donne d’assez bons résultats et permet de calculer la vitesse dans le canal du régimediffusif au régime balistique. La thermalisation au niveau du drain est mal prise en compte. En effet lesporteurs étant très énergétiques, il faut un certain temps pour que ces porteurs se thermalisent à la findu canal et au début du drain. Ils ne sont pas directement absorbés par le drain. Ce phénomène n’estpas considéré dans ce modèle.6.3. Modélisation de la balisticitéLa modélisation précédente permet de déterminer le long du canal la grandeur la contribution encourant des porteurs balistiques, noté B1(x). Cette grandeur augmente lorsque la longueur électriquediminue. Avec B1(x), il est possible de tracer la contribution le long du canal des porteurs balistiques.Cette contribution est tracée sur la Figure IV- 63. On trouve que 32% du courant total est lié aucourant de porteurs balistiques, ce qui est conforme aux résultats de la spectroscopie de la Figure IV-60 (25%). De plus, au niveau du drain, il est pertinent de définir la balisticité d’un dispositif : B1(L ch ).Cela représente la contribution au courant des porteurs balistiques. Cette grandeur est tracée sur leTableau IV- 2.C u r r e n t c o m p o n e n ts (% )100%90%Diffusive current component80%Ballistic current component70%60%50%40%30%20%10%0%0 5 10 15 20Distance along the channel (nm)MOSFET L ch (nm) B1(L ch ) B2 P bal R CN°1 15 67% 33% 9.5% 30%N°2 25 32% 42% 6% 40%N°3 35 13% 53% 1.7% 50%Figure IV- 63: Contribution des porteurs balistiques le longdu canal du MOSFET de référence.Tableau IV- 2 : Valeurs caractéristiques du transportbalistiques.6.4. Modélisation de la fonction de distributionA partir de la modélisation précédente, il est relativement aisé de tracer la fonction de distribution lelong du canal du transistor afin de visualiser le « film du transport ». Pour mener cette modélisation, ilfaut déterminer chacune des composantes de la fonction de distribution : les porteurs balistiques, larétro-diffusion le long du canal, la maxwellienne déplacée correspondant au porteurs ayant relaxésaprès avoir subis plusieurs interactions et enfin l’injection des porteurs venant du drain. Une fois cescomposantes calculées il est nécessaire de les assembler suivant les pondérations adéquatesdéveloppées dans le paragraphe précédent.Pour chacune des composantes, la vitesse et la quantité de porteur sont connues. Par exemple, lemodèle de rétro-diffusion calcule la vitesse et la probabilité de porteurs balistiques le long du canal. Enutilisant l’équation de normalisation suivante :- 165 -
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:
Page 105 and 106:
Page 107 and 108:
Page 109 and 110:
Page 111 and 112:
Page 113 and 114:
Page 115 and 116:
Page 117 and 118: Chapitre III : Etude expérimentale
Page 135 and 136: Chapitre IV : Modélisation analyti
Page 167: 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

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?