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基于多能谷纤锌矿相ZnO的Monte-Carlo模拟

论文摘要

ZnO，作为一种在光学、电学以及光电领域很有应用前景的宽禁带半导体材料，受到了人们的大量关注。而Monte-Carlo方法，因其直观、准确的特点也经常被人们用来计算材料未知的性质。本文利用Monte-Carlo方法对ZnO材料的电子输运特性进行了模拟计算。本文采用了四能谷（Γ1，Γ2，LM，A谷）的能带模型，在散射机制中考虑了电离杂质散射，声学波形变势散射，声学波压电散射，光学形变势散射，极性光学波散射，谷间散射等六种散射机理。在考虑非抛物性能带结构的情况下，计算出了不同温度，能谷和电子浓度下的各类散射的散射率，发现300K时，光学散射和谷间散射占据了主要地位，同时电子的能量分布随温度的升高发生了“蓝移”。而电子的漂移速度在外电场为500kV/cm处时达到了极值，对应于实验中所出现的“负微分迁移率”效应。最后求得ZnO中电子室温迁移率为的600cm2/Vs。此外，文章对于Monte-Carlo方法本身亦作了一定深度的探讨和改进

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 一、概述
  • 1.1 ZnO的基本结构与性质
  • 1.1.1 ZnO的晶体结构
  • 1.1.2 ZnO的光电性质
  • 1.1.3 ZnO的气敏、压敏性质
  • 1.1.4 ZnO和GaN的优缺点比较
  • 1.2 Monte-Carlo方法在半导体中的应用
  • 1.3 一个典型的 Monte-Carlo过程
  • 小结
  • 参考文献
  • 二、计算模型
  • 2.1 能带结构（ZnO）
  • 2.2 散射机制
  • 2.2.1 电离杂质散射
  • 2.2.2 声学波形变势散射
  • 2.2.3 声学波压电散射
  • 2.2.4 光学波形变势散射
  • 2.2.5 谷间散射
  • 2.2.6 极性光学波散射
  • 小结
  • 参考文献
  • 三、常用特殊处理手段
  • 3.1 自散射的引入
  • 3.2 能带的非抛物性
  • 3.3 椭球型能谷
  • 3.4 散射结果的处理
  • 3.4.1 动量弛豫
  • 3.4.2 能量弛豫
  • 小结
  • 参考文献
  • 四、模拟结果及分析
  • 4.1 散射率
  • 4.2 能量分布及能谷占据
  • 4.3 漂移速度
  • 4.4 迁移率
  • 4.5 空间轨迹
  • 小结
  • 参考文献
  • 五、问题与创新
  • 5.1 关于经典理论中的一处错误
  • 5.2 关于阶梯法获得总散射时间的先验问题
  • 小结
  • 参考文献
  • 六、展望
  • 6.1 半导体输运的全带模拟
  • 6.2 多粒子-瞬态问题
  • 6.3 载流子-载流子散射
  • 小结
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/a01ee78d7524ac9c1d4fb560.html