表面势垒形状对NEA光阴极电子能量分布的影响

通过计算电子到达阴极面时的能量分布和求解电子隧穿表面势垒的薛定谔方程得到了透射式NEA GaAs光阴极发射电子能量分布的计算公式.利用该公式仿真研究了阴极表面势垒形状对电子能量分布的影响,发现I势垒变化对阴极的量子效率影响显著,其中尤以I势垒宽度影响更大,而Ⅱ势垒则影响阴极的能量展宽,其中真空能级的升高可使阴极电子能量分布更集中,但却牺牲了一定的阴极量子效率.拟合分析了实验测试的透射式阴极电子能量分布曲线,实验与理论曲线吻合得很好,并得到了阴极的表面势垒参数.     

表面势垒形状对NEA光阴极电子能量分布的影响

通过计算电子到达阴极面时的能量分布和求解电子隧穿表面势垒的薛定谔方程得到了透射式NEA GaAs光阴极发射电子能量分布的计算公式.利用该公式仿真研究了阴极表面势垒形状对电子能量分布的影响,发现I势垒变化对阴极的量子效率影响显著,其中尤以I势垒宽度影响更大,而Ⅱ势垒则影响阴极的能量展宽,其中真空能级的升高可使阴极电子能量分布更集中,但却牺牲了一定的阴极量子效率.拟合分析了实验测试的透射式阴极电子能量分布曲线,实验与理论曲线吻合得很好,并得到了阴极的表面势垒参数.     

任意势垒隧穿几率的一种高精度数值算法

基于龙格-库塔算法求解薛定谔方程,并对获得的数值结果进行分析得出精确的量子隧穿几率.通过适当的处理,该方法适用于任意势垒的情形.利用该方法计算了多种结构的隧穿几率,如抛物线型势垒及双势垒,获得了高精度的隧穿几率.同时计算了MOS结构的隧穿电流密度,结果与Fowler-Nordheim隧穿完全吻合,表明了该方法的适用性.     

任意势垒隧穿几率的一种高精度数值算法

基于龙格-库塔算法求解薛定谔方程,并对获得的数值结果进行分析得出精确的量子隧穿几率.通过适当的处理,该方法适用于任意势垒的情形.利用该方法计算了多种结构的隧穿几率,如抛物线型势垒及双势垒,获得了高精度的隧穿几率.同时计算了MOS结构的隧穿电流密度,结果与Fowler-Nordheim隧穿完全吻合,表明了该方法的适用性.     

一种精确求解超薄栅NMOS器件隧穿电流的模型

提出了一种精确求解隧穿电流的模型。通过自洽求解一维薛定谔方程和泊松方程,得到NMOS器件的半导体表面电势分布、反型层二维电子气的量子化能级以及对应的载流子浓度分布。为计算隧穿电流,采用了多步势垒逼近方法计算栅氧化物势垒层的隧穿几率,从而避免了WKB方法在突变边界处波函数不连续带来的缺陷。通过考虑(100)Si衬底的导带多能谷效应和栅极多晶硅耗尽效应,讨论了不同栅氧化层厚度下隧穿电流与栅压的依赖关系。模拟结果与实验数据吻合。     

GaAs：Gs—O NEA光电阴极电子表面逸出几率的计算

介绍了计算CaAs:Cs-O NEA光电阴极电子表面逸出几率的方法，选用双偶极层表面模型，计算了两个极层形成的界面势垒各自对电子表面逸出几率的影响，提出了增大电子表面逸出几率的条件，并粗略推测了第一偶极层的厚度。     

利用FN电流估计薄栅MOS结构栅氧化层的 势垒转变区的宽度

通过数值求解整个势垒的薛定谔方程，发现FN电流公式中的B因子强烈依赖势垒的转变区的宽度，而C因子则弱依赖于势垒的转变区的宽度．给出了一种利用WKB近似所得的处理电子隧穿存在转变区势垒的过程，并得到一个FN电流的分析表达式．它可用来估计薄栅MOS结构的栅氧化层的势垒转变区的宽度．在转变区的宽度小于1nm时，它与数值求解薛定谔方程的结果吻合得很好，表明该方法可以用来估计势垒转变区的宽度．实验的结果表明B因子随温度有较大的变化，这个结果验证了该方法的部分预测结果．     

电子隧穿问题的数值算法

文中给出了计算电子隧穿问题的一种新的数值方法，该方法适用于任意形状的一维势垒。在该算法中，首先用Ｎｕｍｅｒｏｖ算法注解薛定谔方程，然后再利用所得结果计算电子透射系数，为检测算法的精度，计算了电子对矩形双势垒及三角形势垒的透射系数，并与相应的精确解做了比较，结果表明该方法具有很高的精度。     

电子-声子相互作用对非对称Morse势阱中光整流效应的影响

从理论上研究了电声相互作用对Morse势阱中光整流效应的影响，首先利用微扰论的方法求解在考虑电声相互作用时Morse量子阱的波函数和能级, 然后采用密度矩阵方法和迭代法得到光整流系数，最后以典型的GaAs/AlGaAs Morse 势阱为例进行数值计算。数值结果表明在考虑电声相互作用后，获得的光整流系数比仅考虑电子情况的大15%～30%左右。并且电声相互作用使光整流系数峰值向高能方向偏移。因此要得到比较精确的结果，有必要考虑电声相互作用的影响。     

利用FN电流估计薄栅MOS结构栅氧化层的势垒转变区的宽度

通过数值求解整个势垒的薛定谔方程 ,发现 FN电流公式中的 B因子强烈依赖势垒的转变区的宽度 ,而 C因子则弱依赖于势垒的转变区的宽度 .给出了一种利用 WKB近似所得的处理电子隧穿存在转变区势垒的过程 ,并得到一个 FN电流的分析表达式 .它可用来估计薄栅 MOS结构的栅氧化层的势垒转变区的宽度 .在转变区的宽度小于 1nm时 ,它与数值求解薛定谔方程的结果吻合得很好 ,表明该方法可以用来估计势垒转变区的宽度 .实验的结果表明 B因子随温度有较大的变化 ,这个结果验证了该方法的部分预测结果     

Investigation of the Correlation Between Temperature and Enhancement of Electron Tunneling Current Through $hbox{HfO}_{bf 2}$ Gate Stacks

A model is established to describe the temperature dependence of the electron tunneling current through HfO₂ gate stacks based on analyzing the coupling between the longitudinal and transverse components of electron thermal energy caused by the difference of the effective electron mass between the HfO₂ gate stacks and silicon. By analyzing the three-dimensional Schrodinger equation for a MOS structure with HfO₂ gate stacks, a reduction in the barrier height is resulted from the large effective electron mass mismatch between the gate oxide and the gate (substrate). The calculated electron tunneling currents agree well with the experimental data over a wide temperature range. This coupling model can explain the temperature dependence of the electron tunneling current through HfO₂ gate stacks very well. The numerical results also demonstrate that the temperature dependence of the electron tunneling current strongly depends on the effective electron mass of HfO₂. This temperature sensitivity of the electron tunneling current can be proposed as a novel method to determine the effective electron mass of the gate oxide.     

小偏压下阱中阱结构的量子隧穿特性及其实现

共振隧穿是电子的隧穿概率在某一个能量值附近以尖锐的峰值形式出现的隧穿,是目前为止最有希望应用到实际电路和系统的量子器件之一,其特点是器件的响应速度非常快。本文用传递矩阵的方法分别计算了在外加偏压下,对称双势垒、三势垒应变量子阱结构的透射系数与入射电子能量和隧穿电流与偏置电压的关系,模拟了应变多量子阱结构的隧穿系数和I-V特性曲线。计算得到隧穿电流峰值位置与实验测试值符合得很好,对于设计共振隧穿二极管并为进一步实验提供理论指导具有重要的意义。     

利用FN振荡电流测量薄栅MOS结构栅氧化层中隧穿电子的有效质量

给出了一种利用 FN振荡电流的极值 ,测量电子在薄栅 MOS结构的栅氧化层中的平均有效质量方法 .利用波的干涉方法来处理电子隧穿势垒的过程 ,方便地获得了出现极值时外加电压和电子的有效质量之间的分析表达式 .用干涉方法计算所得到的隧穿电子在不同的 MOS结构的二氧化硅介质层中的有效质量表明 :它一般在自由电子质量的 0 .5 2— 0 .84倍的范围 .实验结果表明 :电子有效质量的值不随外加电压的变化而变化 ,并且对于相同的MOS结构 ,电子可能具有相同的有效质量     

利用FN振荡电流测量超薄栅MOS结构的栅氧化层厚度

给出了一种利用 FN振荡电流的极值测量超薄栅 MOS结构的栅氧化层厚度和电子在栅氧化层导带中的有效质量方法 .利用波的干涉方法来处理电子隧穿势垒的过程 ,方便地获得了出现极值时外加电压和栅氧化层厚度、势垒高度、电子的有效质量之间的关系 .这种方法的最大优点是精确和简便 ,并可方便地应用于任意形状的势垒和势阱     

Tunneling transport through passivated CdS nanocrystal arrays grown by the Langmuir-Blodgett method

Tunneling electron transport through CdS nanocrystal arrays fabricated by the Langmuir-Blodgett method are studied by scanning electron spectroscopy. The effect of the matrix-annealing atmosphere on tunneling transport through the nanocrystal arrays is studied. Electron capture at traps in the case of nanocrystals annealed in vacuum is detected by tunneling current-voltage characteristics analyzed using a model relating the data of tunneling spectroscopy, photoluminescence, and quantum-mechanical calculation. Analysis shows that the nanocrystal surface is passivated by an ammonia monolayer upon annealing in an ammonia atmosphere. It is found that the substrate and surrounding non-passivated nanocrystals have an effect on the electron polarization energy.     

SiC肖特基接触的直接隧穿效应

通过精确求解一维定态薛定谔方程得到电子通过三角形势垒的隧穿几率,模拟了SiC肖特基接触的直接隧穿效应.结果显示该方法比WKB近似更精确,同时也更适合工作在高场条件下的SiC材料,并且能够连续地计算热电子发射电流和隧穿电流.     

Characteristics of tunneling and impact ionization in ZnS:Mn-based thin-film electroluminescent structures

A method for measuring the characteristics of tunneling and impact ionization in thin-film electroluminescent emitters is suggested. This method makes it possible to find time dependences of the space-charge layer thickness near the anode and the length of the impact ionization region, to determine more exactly the time dependence of the field in the potential barrier at the cathode interface, the maximum depth of the surface states from which electron tunneling occurs, the minimum thickness of the barrier, and the electron tunneling probability, as well as the impact ionization rate for the deep centers related to structural defects of the phosphor layer.     

Tunneling time asymmetry in semiconductor heterostructures

Analytical expressions are given for the difference between left-to-right and right-to-left tunneling times in asymmetric single- and multiple-barrier heterostructures. This tunneling time asymmetry is related to the phase difference of the reflection coefficients of the electron wavefunction for the two tunneling directions. Examples for single- and double-barrier heterostructures are given. The treatment in this paper can be used for designing devices with asymmetric frequency characteristics with respect to the electron tunneling direction     

Quantum-mechanical modeling of electron tunneling current from theinversion layer of ultra-thin-oxide nMOSFET's

Quantum-mechanical modeling of electron tunneling current from the quantized inversion layer of ultra-thin-oxide (<40 Å) nMOSFET's is presented, together with experimental verification. An accurate determination of the physical oxide thickness is achieved by fitting experimentally measured capacitance-versus-voltage curves to quantum-mechanically simulated capacitance-versus-voltage results. The lifetimes of quasibound states and the direct tunneling current are calculated using a transverse-resonant method. These results are used to project an oxide scaling limit of 20 Å before the chip standby power becomes excessive due to tunneling currents,