Title: Modellierung des Elektronentransports in Verbindungshalbleiterlegierungen
Language: input.forms.value-pairs.iso-languages.de
Authors: Köpf, Christian ItemCrisRefDisplayStrategy.rp.student.icon
Qualification level: Doctoral
Issue Date: 1997
Citation: 
Köpf, C. (1997). Modellierung des Elektronentransports in Verbindungshalbleiterlegierungen [Dissertation]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.1997.02250732
Number of Pages: 152
Qualification level: Doctoral
Abstract: 
Die vorliegende Dissertation behandelt die elektronischen Eigenschaften von Legierungen aus III-V Verbindungshalbleitern. Der Schwerpunkt liegt auf dem Materialsystem GaInAs, das aufgrund seiner überlegenen Transporteigenschaften einen wichtigen Bestandteil moderner optischer und elektronischer Hochfrequenzbauelemente darstellt. Die technologische Beherrschung der epitaktischen Erzeugung hochqualitativer pseudomorpher Heterostrukturen aus diesem Legierungssystem auf GaAs und InP Substraten ist eine wichtige Voraussetzung fkur die Realisierung dieser Bauelemente. Die aufgrund der Gitterfehlanpassung auftretende mechanische Deformation des Halbleiterkristalls hat weitreichende Auswirkungen auf die elektronischen Eigenschaften und in der Folge auf die Bauteilcharakteristik insgesamt. Deshalb bildet die Untersuchung des Einflusses mechanischer Verspannung den Hauptteil dieser Arbeit. Systematischwird die Abhkangigkeit der wichtigen Halbleitereigenschaften von den Einuuogrkooen Legierungszusammensetzung, Temperatur, Dotierung und Verspannung studiert, wobei die Anwendbarkeit der Modelle in der Bauelementsimulation im Vordergrund steht. Ausgehend von einer kritischen Bewertung der in der Literatur vorhandenen fundamentalen Materialparameter und deren Modellierung wird zunkachst das Problem gitterfehlangepaoter Epitaxie und die Abschätzung der kritischen Schichtdicke für die Aufrechterhaltung des pseudomorphen Zustands behandelt. Anschließend werden die Charakteristika der Bandstruktur, welche die elektronischen Transporteigenschaftenwesentlich bestimmen, untersucht. Die Deformationspotentialtheorie und die k p Methode werden dabei zur Beschreibung der Bandkantenenergie und effektiven Masse verwendet. Mithilfe numerischer Lösung der Boltzmanngleichung mittels der Monte Carlo Methode wird das Elektronentransportverhalten sowohl im linearen Ohmschen Bereich als auch unter Einfluß hoher elektrischer Feldstärken analysiert und es werden neue verbesserte Modelle für den wichtigen Parameter Elektronenbeweglichkeit abgeleitet. Insbesonders der durch die mechanische Deformation auftretenden Anisotropie im Transportverhalten parallel und vertikal zu Materialgrenzukachen wird Aufmerksamkeit gewidmet. Abschließend wird auf die Modellierung der Banddiskontinuitkaten eingegangen, da diese für Heterostrukturbauelemente von vitalem Interesse sind, und besonders in diesem Fall der Einfluß der Verspannung noch in wesentlichen Punkten umstritten ist.

This dissertation deals with the electronic properties of III-V semiconductor alloys. It is focused on the GaInAs system which has become an important material in todays electronic and optoelectronic high-frequency devices due to its superior transport properties. A prerequisite for the realization of those devices is the technological ability to manufacture high-quality pseudomorphic hetero structures using this alloy system on GaAs and InP substrates. Lattice mismatched epitaxy causes mechanical strain within the semiconductor crystal, which has many-fold influences on the electronic properties and the device characteristics, consequently. Therefore, a major part of the presented work is devoted to the investigation of these strain ewects. The dependence of the important semiconductor quantities on the parameters alloy composition, temperature, doping, and strain is studied in a systematic way. In doing so, the aim is on the applicability of the models in numerical device simulation.Starting with a critical evaluation of fundamental material properties and modeling of those quantities found in the literature, the problem of lattice mismatched epitaxy and the estimation of the critical thickness for pseudomorphic growth is presented. Then, band structure characteristics governing the electronic transport are examined Deformation potential theory and k p method are used to describe band edge energy and effective mass, respectively. Electron transport, both in the linear ohmic and high field regime, is investigated by means of numerical solution of the Boltzmann transport equation via the Monte Carlo approach, and new improved models for the important parameter electronmobility are deduced. The anisotropic transport behavior parallel and perpendicular to material interfaces, which results from strain effects, are studied in detail. Finally, modeling of the band discontinuities is described since these quantities are essential for heterojunction devices and the influence of strain is still under discussion today.
URI: https://doi.org/10.34726/hss.1997.02250732
http://hdl.handle.net/20.500.12708/20427
DOI: 10.34726/hss.1997.02250732
Library ID: AC02250732
Organisation: E360 - Institut für Mikroelektronik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
Appears in Collections:Thesis

Files in this item:



Items in reposiTUm are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Page view(s)

2
checked on Jun 24, 2022

Download(s)

2
checked on Jun 24, 2022

Google ScholarTM

Check