تحرک الکترونی محدود با استفاده از ناخالصی در یک سیم کوانتومی نیم‌رسانا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

چکیده

: پیشرفت‌های چشمگیر اخیر در فناوری نیم­ رساناها، به عنوان مثال، توسعه برآرایی پرتومولکولی، امکان تولید ساختارهای چاه کوانتومی را که در آن‌ها الکترون‌ها محدود به حرکت در یک یا دو بعد شده‌اند، فراهم ساخته است. حرکت الکترون ها در چنین ساختارهای نیمرسانا محدود شده، منجر به آثار کوانتش اندازه شده است. در این پژوهش، تحرک محدود با پراکندگی ناخالصی  یونیده یا توزیع یکنواخت ناخالصی دور برای یک دستگاه نیم­ رسانا یک بعدی مانند نانوسیم گالیم آرسناید و ایندیم آرسناید نوع n مورد بررسی قرار داده که ابتدا محاسبه و سپس رسم کرده ایم. اثر پارامترهای فیزیکی مربوطه متفاوت از قبیل دما، شعاع و چگالی ناخالصی بر روی تحرک پذیری بررسی شده است. نتایج عددی نشان می دهد که تحرک محدود به دلیل پراکندگی ناخالصی پس زمینه با افزایش دما، یکنواخت و به آرامی افزایش می یابد، در حالی که  تحرک محدود به دلیل پراکندگی ناخالصی های دور به سرعت با دما افزایش می یابد و برای نانو سیم InAs به شعاع nm8 برابر cm2/Vs 104 است. همچنین نشان داده شده است که تحرک برای هر دو ناخالصی با افزایش شعاع سیم کاهش می­ یابد و با افزایش چگالی تحرک افزایش می­ یابد. نتایج به دست آمده در این پژوهش با داده های تجربی و نظری اخیر مطابقت دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

IMPURITY-LIMITED ELECTRON MOBILITY IN A SEMICONDUCTOR QUATUM WIRE

نویسندگان [English]

  • Ghassem Ansaripour
  • Sara Yousefi
Department of Physics, Bu-Ali Sina University, Hamedan
چکیده [English]

Abstract: Recent astonishing progresses in crystal growth technology, i.e. molecular beam epitaxy, have provided the possibility of fabricating quantum well structures in which electrons confined to move in one or two dimensions. The motion of electrons in such semiconducting structures is confined and leads to size quantization effects. In this research, we investigated the limited mobility by ionized impurity scattering or from the uniform distribution of remote impurity for a one-dimensional semiconductor device such as n-type gallium arsenide and Indium Arsenide nanowire, which first calculated and then plotted. The effect of various relevant physical parameters such as temperature and radius and impurity density on mobility has been investigated. Numerical results show that limited mobility increases uniformly and slowly with increasing temperature due to background impurity scattering, while limited mobility increases rapidly with temperature due to scattering of remote impurities. It has also been shown that the mobility for both impurities decreases with increasing wire radius and with increasing density, mobility increases. The results obtained from this investigation are in agreement to recent experimental and theoretical data.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Quantum wire
  • Mobility
  • Ionized impurity
  • Remote impurity
  • Indium arsenide