多重量子井場效電晶體之物理及傳輸特性研究

Abstract

根據本研究群研究顯示，電子在多重量子井場效電效電晶體內的傳輸特性（例如電子 移動率）可能較單量子井元件場效電晶體優越。並且由於多重量子井場效電晶體具有 較高的電流密度及功率，因此在論文中，我們特別發展了一個多重量子井場效電晶體 熱電子模型以研究元件在操作時各個量子井內電子傳輸行為。此模型包括薛了格方程 式、二維帕松方程式和量子井內電子動量及能量傳輸方程式。除此之外，對於多重量 子井內本徵值的退化、分裂和波函數的穿透效應，在本論文中，也發展一特殊的數學 演繹法加以處理。 根據此模型，我們模擬半微米雙重量子井場效電晶體。由於元件內兩個量子井耦合所 造成的本徵值的分裂及波函數的穿透現象，因此我們特別對各個量子井內的濃度及電 流分佈也加以模擬。研究結果顯示，兩個量子井內的濃度及電流密度可以藉由閘極電 壓來調制，另外由於雙重量子井電晶體具有高電子濃度，源極雜散電阻也因此大幅降 低；臨界電壓則較結構相似的單量子井電晶體為高。另外在雙重量子井元件內電子速 度最高可到 6×10 cm╱sec，這個現象可以證明雙重量子井元件一個適合用於高頻的 元件。雙重量子井元件內，轉移電導值與閘極電壓關係圖上可見有兩個峰值，且閘極 電壓具有較大的操作範圍；至於雙重量子井元件與單量子井元件內的電容與電壓關係 ，則由於雙量子井元件內的邊境電容，也因此造成雙量子井元件的截止頻率較單量子 井元件為低。