GaAs yarıiletken bileşiğinde elektron taşınım özelliklerinin monte carlo simülasyonu ile incelenmesi

Abstract

Monte Carlo yönteminin yarıiletkenlerde yük iletimine uygulanması, kristal içerisinde elektrik alana maruz kalan bir elektronun hareketinin izlenmesinden oluşur. Elektrik alan içindeki bir elektronun hareketi sürüklenme ve saçılma süreçlerinden oluşur. Sürüklenme hareketine maruz kalan elektronun hızı, ivmesi, enerjisi, momentumu, dalga vektörü belirlenir. Elektron sahip olduğu enerji ile uyumlu olarak bir saçılmaya uğrar, saçılmanın tipine göre saçılmadan sonraki momentumu, enerjisi, hızı belirlenir. Bu süreç yeterince uzun bir süre izlenerek ortalamalar üzerinden elektronun hızı, enerjisi ve mobilitesi belirlenmiş olur.GaAs bileşiğinde elektron taşınımı 77 K, 300 K ve 450 K sıcaklıklarda, 2 ns lik simülasyon süresince incelendi. Elektron sürüklenme hızı, ortalama elektron enerjisi ve ortalama serbest zamanın elektrik alan ile değişimleri belirlendi. Simülasyon boyunca gerçekleşen saçılmaların etkinlikleri, toplam saçılma olayları içerisindeki yüzdeleri olarak belirlenerek, elektron sürüklenme hızı ve ortalama elektron enerjisi üzerindeki etkileri incelendi. Elektron mobilitesinin örgü sıcaklığı ve elektrik alan ile değişimi incelendi.GaAs üzerinde uygulanan elektrik alan, sıcaklık ve safsızlık konsantrasyonu değerleri değiştirilerek hareket hesapları yapılmış ve sonuçlar üzerinde karşılaştırmalar ve değerlendirmeler yapılmıştır.

The Monte Carlo method, as applied to charge transport in semiconductors consists of following the movement of an electron subject to electric field in crystal. A movement of an electron in electric field consists of the processes of drift and scattering. The velocity, acceleration, energy, momentum, wave vector of an electron exposed to the movement of drift. Electron scatters correspondingly with its energy. According to the types of the scattering, its momentum and energy after scattering are determined. Electron's velocity, energy, mobility are determined taking averages into consideration after this process is followed enough.Electron transport in GaAs semiconductor compound was examined at 77 K, 300 K and 450 K temperatures during the simulation time of 2 ns. Changes of electron drift velocity, mean electron energy, and mean free time with the electric field were determined. The scattering activities occurred during the simulation were determined as percentages in total scattering events, and effects of these scatterings on the electron drift velocity and mean electron energy were examined. Electron mobility was studied as a function of lattice temperature and electric field.Calculations of motion are done thereby values of applied electric field on GaAs, temperature and concentration of impurity are changed, comparisons and evaluations are done about the results.