д.т.н., чл.-кор.
Минск
Muravyov V.V., D.Sci, Corr. mem. of the National Academy of Sciences of Belarus, Professor
Minsk
Мищенко Валерий Николаевич, к.т.н., доцент
220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6,
Mishchenka Valery Nickolaevich, PhD, Associate Professor
Приведены результаты моделирования процессов переноса электронов в трехмерной полупроводниковой структуре, содержащей графен и слои гексогонального нитрида бора, с использованием метода Монте – Карло. Графен рассматривается в настоящее время как один из наиболее перспективных материалов для создания новых полупроводниковых приборов в высокочастотных диапазонах работы. Использование графена, который обладает высокой подвижностью носителей заряда, высокой теплопроводностью и рядом других положительных свойств, позволяет разработать новые полупроводниковые приборы с хорошими выходными характеристиками. Путем моделирования получены основные характеристики переноса электронов – зависимости скорости, средней энергии, подвижности от напряженности электрического поля в полупроводниковой структуре, содержащей слой графена и области из нитрида бора. Моделирование процессов переноса электронов производилось с учетом изменения температуры слоев графена и нитрида бора, что наблюдается с увеличением напряженности электрического поля в структуре. Анализ полученных зависимостей показал, что при небольших значениях напряженности электрического поля, которые не превышают величину, равную приблизительно 2,5 кВ/см, наблюдается нелинейное изменение температуры структуры. При более значительных значениях напряженности электрического поля отмечается квазилинейное изменение температуры. Аналогичный вид зависимостей наблюдается и для зависимостей средней энергии электронов от напряженности электрического поля, полученных для слоя графена. Полученные зависимости характеристик переноса электронов могут служить основой для определения выходных характеристик в многослойных полупроводниковых приборах, содержащих слои графена, гексогонального нитрида бора и других материалов.
This paper presents the results of simulating the electron transfer processes in a three-dimensional semiconductor structure containing graphene and layers of boron hexagonal nitride using the Monte – Carlo method. Graphene is currently considered one of the most promising materials for the creation of new semiconductor devices with good performance for high frequency ranges. The use of graphene, which has high mobility of charge carriers, high thermal conductivity and a number of other positive properties, allows the development of new semiconductor devices with good output characteristics. The simulation allowed us to obtain the main characteristics of electron transfer, namely, dependence of speed, average energy, mobility on the strength of the electric field in a semiconductor structure containing a layer of graphene and boron nitride region. Electron transfer processes were simulated considering temperature variations of graphene and boron nitride layers, which is observed with increasing strength of the electric field in the structure. The analysis of the obtained dependencies showed that at small values of electric field strength, which does not exceed approximately 2.5 kV/cm, there is a nonlinear change in electron energy and temperature. At more significant values of electric field strength a quasi-linear change in temperature is observed. The similar course of dependence is observed also for the dependences of the average energy of electrons on the intensity of the electric field for the graphene layer.. The resulting dependencies of electron transfer characteristics can serve the basis for determining output characteristics in multi-layer semiconductor devices containing layers of graphene, boron hexagonal nitride and other materials.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.