Реєстраційний номер
0421U101372, Кандидатська дисертація
На здобуття
Кандидат технічних наук
Дата захисту
29-04-2021
Статус
Захищена
Назва роботи
МЕТОД МОДЕЛЮВАННЯ ІМПУЛЬСНИХ ТА ЧАСТОТНИХ ХАРАКТЕРИСТИК III-НІТРИДІВ
Здобувач
Куліков Костянтин Вячеславович,
Керівник Москалюк Володимир Олександрович
Опонент Осінский Володимир Іванович
Опонент Малик Орест Петрович
Рецензент Уланський Володимир Васильович
Рецензент Беркман Любов Наумівна
Рецензент Серков Олександр Анатолійович
Рецензент Плаксін Сергій Вікторович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Опис
У рукопису запропоновано метод моделювання і аналізу імпульсних та високочастотних властивостей багатодолинних напівпровідників. Модель застосовано до без перебільшення сучасних, актуальних і, як буде доведено у тому числі у рукописі, перспективних напівпровідникових матеріалів GaN, AlN і InN, які зараз все більше стають відомі під узагальнюючою назвою III-нітриди. Метод відрізняється можливістю застосування одночасно як для динамічних задач у часі, так і змінних у просторі полів та збалансованим використанням обчислювальних ресурсів без істотних втрат точності.
Базисом запропонованого підходу є чисельне рішення системи диференціальних рівнянь, які отримані з кінетичного рівняння Больцмана у наближенні часу релаксації по функції розподілу у k-просторі. Ці рівняння відомі під узагальненою назвою релаксаційних. В англомовній літературі цей метод зустрічається під назвою «Method of moments» (метод моментів). Але на відміну від традиційного використання рівнянь для концентрації носіїв, їх імпульсу і енергії у праці використано замість рівняння релаксації енергії рівняння для електронної температури у якості міри середньої енергії тільки хаотичного руху. Друга принципова відмінність полягає в тому, що часи релаксації визначаються через усереднення квантовомеханічних швидкостей розсіювання, зазвичай використовуваних у методі Монте-Карло, для окремих видів розсіювання, а не як інтегральні значення із статичних характеристик матеріалу. Різні механізми розсіювання носіїв враховуються через специфічні для них часи релаксації за допомоги проведення усереднення за максвеллівською функцією розподілу в наближенні електронної температури. Система отриманих рівнянь включає рівняння у частинних похідних як за часом так і за координатами, що дає можливість дослідити характерні прояви імпульсних властивостей напівпровідникових матеріалів, зокрема: «балістичний транспорт» носіїв у просторі та ефект «сплеску» дрейфової швидкості у часі.
Вперше розглянуто використання Фур’є-перетворення імпульсної залежності дрейфової швидкості носіїв для обчислення максимальних частот, на яких у напівпровіднику можлива провідність. Форма спектральної характеристики швидкості дрейфу носіїв демонструє зв’язок з механізмами розсіювання, які переважають в даному електричному полі. Властивості III-нітридів в сильному електричному полі проаналізовано у частотній області і робиться порівняння з опублікованими методами оцінки максимальних частот провідності напівпровідникових матеріалів. Показано, що граничні частоти збільшуються із зростанням напруженості електричного поля і складають для III-нітридів сотні гігагерців, а для нітриду алюмінію зокрема перевищують тисячу гігагерців. Це пов’язано, за висновками роботи, з найбільшими для нього міждолинними відстанями і відповідно з порівняно ослабленим міждолинним розсіюванням.
Проведений аналіз просторового прояву ефекту «сплеску» демонструє можливість балістичного прольоту носіїв (практично без зіткнень) у сильному полі на відстані до сотих і десятих часток мікрометра.
Дата реєстрації
2021-05-07
Додано/оновлено в НРАТ
2021-05-07 / 2026-06-30
