بررسی پراکندگی محدود کننده تحرک در نانوسیم نیمه هادی کوانتومی گالیوم ارسناید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

چکیده

چکیده: در این مقاله، می‌خواهیم پراکندگی غالب و محدود کننده تحرک در یک دستگاه نیمه‌هادی یک بعدی مانند نانوسیم گالیوم آرسناید را مطالعه کنیم. ابتدا برهمکنش الکترون فونون را در یک دستگاه نیمه‌هادی یک بعدی توصیف و سپس با استفاده از تابع موج صفحه‌ای بعضی از پراکندگی‌ها در این دستگاه برحسب کمیت‌هایی نظیر چگالی حامل‌های یک بعدی و دما مورد بررسی قرار می‌دهیم. این پراکندگی‌ها شامل پراکندگی فونونی نظیر پراکندگی فونون‌های اکوستیکی از طریق جفت شدگی پتانسیل تغییر شکل، پراکندگی فونون‌های اکوستیکی از طریق جفت‌شدگی پیزوالکتریک و پراکندگی فونون‌های اپتیکی قطبی بوده که ابتدا محاسبه و سپس رسم کرده‌ایم. همچنین نشان داده‌ایم که پراکندگی محدود کننده تحرک حامل‌ها در گستره‌ی دماهای پایین و بالا به ترتیب، پراکندگی فونون اکوستیکی پتانسیل تغییر شکل و پراکندگی فونون اپتیکی طولی قطبی می‌باشد. با افزایش چگالی خطی حامل و شعاع نانوسیم تحرک حامل ها به ازای یک دمای معین افزایش می یابد. پراکندگی غالب در گستره دمایی (K300 -4) پتانسیل تغییر شکل بوده و مستقل از چگالی خطی و شعاع نانوسیم است. برای شعاع و چگالی خطی بالای نانوسیم پراکندگی غالب در گستره دمایی (K500-300) پراکندگی فونون اپتیکی قطبی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


 
[1] K.S. Novoselov, A.K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, Nature, 438, 197, 2005.
[2] B. Catherine, P. Houdy, M. Lahmani, " Nanomaterials and nano chemistry," Springer Science & Business Media,  2008.
[3] N. Lupu, “Nanowires science and technology,” First Publishing, India, Intech, 131–150, 2010.
[4] C.N.R. Rao, A. Govindaraj, “Nanotubes and nanowires,” First Publishing, United Kingdom, The Royal Society of Chemistry, RSC Publication,77-162, 2005.
[5] Y. Peidong, Y. Ruoxue, and F. Melissa, American Chemical Society, Nano letters, 1529-1536, 2010.
[6] G. Ansaripour, B. Shayeghy, "The effect of dielectric environment on the carrier transport in semiconducting nanowires,” International journal for light and electron optics, 127, 9673, 2016.
[7] T. Ando, Japanese physical society, 75, 074716 , 2006.
[8] H.H. Sønsteby, J.E. Bratvold, V.A.-L. K. Killi, D. Choudhury, J.W. Elam, H. Fjellvåg, O. Nilsen," Tert-butoxides as precursors for atomic layer deposition of alkali metal containing thin films," Journal vacuum science technology A, 38, 060804, 2020.
[9] T. Ando, A. B. Fowler, F. Stern," Electronic properties of two-dimensional systems," Review modern physics, 54, 437, 1982.
[10] G. Ansaripour, G. Braithwaite, M. Myronov, O.A. Mironov, E.H.C. Parker, T.E. Whall," Energy loss rates of two-dimensional hole gases in inverted Si/SiGe heterostructures”, Applied physics letters, 76, 1140-1142, 2000.

[11] W.Y. Lai, S.D. Sarma," Ground-state variational wave function for the quasi-one- dimensional semiconductor quantum wire," Physical review B, 33, 8874, 1986.

[12] J.A. Brum, G. Bastard, L.L. Chang, L. Esaki,  in Proceedings of 18th International Conference  on the Physics of Semiconductors, Stockholm, 1987.

[13] J.W. Brown, H.P. Spector," Exciton binding energy in a quantum-well wire," Physical review B, 35, 3009, 1987.

[14] G. Fishman," Mobility in a quasi-one- dimensional semiconductor," Physical review B, 34, 2394,1986.

[15] G. Ansaripour," Mobility of holes in a Si/SiGe metal oxide semiconductor field effect transistor,"  Thin solid films, 518, 6105-6108, 2010.
[16] G. Ansaripour," The effect of hot  phonons on the hole drift velocity in a p-type Si/SiGe modulation doped heterostructure", Thin solid films, 517, 21, 5559-5603, 2009.
[17] B. Vinter, "Low-temperature phonon-limited  electron mobility in modulation-doped  heterostructures," Physical review B, 33, 5904, 1986.
[18] S.E. Laux,  F. Stern," Electron states in narrow gate-induced channels in Si," Applied physics Letters, 49, 91, 1986.

[19] T.J. Thornton, M. Pepper, H. Ahmed, D.  Andrews, G.J. Davies, Physical review Letters,56, 1198, 1986.

[20] A. Konar, D. Jena," Tailoring the carrier mobility of semiconductor nanowires by remote dielectrics," Journal of applied physics, 102,123705, 2007.

 

[21] G. Fishman," Phonon-limited mobility in a quasi-one- dimensional semiconductor," Physical review B, 36, 7448-7456, 1987.