bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2022-20-2-5-12bsuir-3305Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSЭффекты рассеяния электронов в гексогональном нитриде бораElectron Scattering in Boron Hexogonal NitrideМуравьёвВ. В.MuravyovV. V.

Чл.-корр. Национальной академии наук Республики Беларусь, д.т.н., профессор

220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6

тел. +375-017-293-80-70

Corr. Mem. of National Academy of Sciences of Belarus, Dr. of Sci., Professor

220013, Minsk, P. Brovka st., 6

МищенкоВ. Н.MishchenkaV. N.

Мищенко Валерий Николаевич - к.т.н., доцент

220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6

тел. +375-017-293-80-70

Mishchenka Valery Nikolaevich - Cand. of Sci., Associate Professor

220013, Minsk, P. Brovka st., 6

mishchenko@bsuir.byБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics202205042022202512Copyright © Муравьёв В.В., Мищенко В.Н., 20222022Муравьёв В.В., Мищенко В.Н.Muravyov V.V., Mishchenka V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3305

Выполнено исследование эффектов рассеяния электронов в объемном гексогональном нитриде бора (h-BN). В настоящее время материал h-BN, совместно с графеном, считается одним из наиболее перспективных материалов для формирования новых полупроводниковых приборов с хорошими характеристиками для диапазонов СВЧ и КВЧ. Рассмотрены основные электрофизические параметры и характеристики h-BN. Для исследования свойств этого материала использована трехдолинная К-М-Г зонная структура. Отмечено, что долина К характеризуется наименьшим энергетическим зазором между зоной проводимости и валентной зоной. Выполнен расчет величин эффективных масс электронов и коэффициентов непараболичности для долин К, М и Г. Представлены формулы, которые позволяют выполнить моделирование основных интенсивностей рассеяния электронов в h-BN. Рассмотрены и проанализированы полученные интенсивности рассеяния электронов в зависимости от энергии и температуры. Опираясь на полученные характеристики, становится возможной реализация статистического многочастичного метода Монте – Карло для определения характеристик переноса электронов в гетероструктурных полупроводниковых приборах, содержащих слои h-BN.

Investigation the effects of electron scattering in boron hexogonal nitride (h-BN) was performed. At present, material h-BN, together with graphene, is considered to be one of the most promising materials for the formation of new semiconductor devices with good characteristics for the ranges of ultrahigh and extreme high frequency bands. The main electrophysical parameters and characteristics of h-BN was considered. For this material the three valley K-M-Г band structure has been used. It is noted that the K valley has the smallest energy gap between the conductivity zone and the valence zone. Calculation of relative electron masses and parabolicity coefficients in K, M and G valleys was performed. Formulas that allow to model the main electron scattering intensities in h-BN were presented. The obtained electron scattering intensities as a function of energy and temperature were considered and analyzed. Based on the obtained characteristics, it was possible to implement a statistical multi-particle Monte Carlo method to determine the characteristics of electron transfer in the heterostructure of a semiconductor devices containing layers of hexogonal boron nitride.

гексагональный нитрид бораполупроводниковая структураинтенсивность рассеянияграфенметод Монте – Карлоhexogonal boron nitridesemiconductor structurescattering intensitygrapheneMonte Carlo methodReferencesStolyarov M., Liu G., Shur M., Balandin A. Suppression of 1/f in near-ballistic h-BN-graphene-h-BN heterostructure field-effect transistors. Applied Physics Letters. 2015;107:023106. DOI: 10.1063/1.4926872.Stolyarov M., Liu G., Shur M., Balandin A. Suppression of 1/f in near-ballistic h-BN-graphene-h-BN heterostructure field-effect transistors. Applied Physics Letters. 2015;107:023106. DOI: 10.1063/1.4926872.Lee K.H., Shin H.J., Lee J., Lee I.Y., Kim G.H., Choi J.Y., Kim S.W. Large-Scale Synthesis of High-Quality Hexagonal Boron Nitride Nanosheets for Large-Area Graphene Electronics. NanoLetters. 2012;12:714. DOI: 10.1021/nl203635v.Lee K.H., Shin H.J., Lee J., Lee I.Y., Kim G.H., Choi J.Y., Kim S.W. Large-Scale Synthesis of High-Quality Hexagonal Boron Nitride Nanosheets for Large-Area Graphene Electronics. NanoLetters. 2012;12:714. DOI: 10.1021/nl203635v.Свинцов Д.А., Вьюрков В.В., Лукичев В.Ф., Буренков А., Охснер Р. Туннельные полевые транзисторы на основе графена. Физика и техника полупроводников. 2013;47(2):244-250.Svintsov D.A, Vyurkov V., Lukichev V.F., Orlikovsky A.A., Burenkov A., Ohsner R. [Tunneling field effect transistors based on graphene]. Phisika i technika polyprovodnikov = Physics and Technology of Semiconductors. 2013;47(2):244-250. DOI: 10.1103/PhysRevB.82.115452. (In Russ.)Fawcett W., Boardman D.A., Swain S. Monte Carlo determination of electron transport properties in gallium arsenide. Journal of Physical Chemistry Solids. 1970;31:1963-1990.Fawcett W., Boardman D.A., Swain S. Monte Carlo determination of electron transport properties in gallium arsenide. Journal of Physical Chemistry Solids. 1970;31:1963-1990.Хокни Р., Иствуд Дж. Численное моделирование методом частиц. Пер. с англ. Москва: Мир; 1987.Hockney R., Eastwood J. [Numerical simulation using particles]. Per. with English. Moscow: Mir; 1987. (In Russ.)Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия. Пер. с англ. Москва: Мир; 1991.Shur M. [Modern devices based on gallium arsenide]. Per. with English. Moscow: Mir; 1991. (In Russ.)Муравьев В.В., Мищенко В.Н. Определение интенсивностей рассеивания электронов в одиночном слое графена. Доклады БГУИР. 2017;6(108):128-129.Muravyov V.V., Mishchenkа V.N. [Determination of the electron scattering intensities in a single graphene layer]. Doklady BGUIR = Doklady BGUIR. 2017;6(108):128-129. (In Russ.)Drummond N.D., Zґolyomi V., Fal’ko V.I. Electronic Structure of Two-Dimensional Crystals of Hexagonal Boron Nitride. Quantum Monte Carlo in the Apuan Alps VIII (International workshop). TTI, Tuscany, Italy, Saturday 27th July – Saturday 3rd August 2013. http://www.vallico.net/tti/master.html (accessed 11 November 2019).Drummond N.D., Zґolyomi V., Fal’ko V.I. Electronic Structure of Two-Dimensional Crystals of Hexagonal Boron Nitride. Quantum Monte Carlo in the Apuan Alps VIII (International workshop). TTI, Tuscany, Italy, Saturday 27th July – Saturday 3rd August 2013. http://www.vallico.net/tti/master.html (accessed 11 November 2019).Bruzzone S., Fiori G. Ab-initio simulations of deformation potentials and electron mobility in chemically modified graphene and two-dimensional hexagonal boron-nitride. Applied Physics Letters. 2011;99:222108. DOI: 10.1063/1.3665183.Bruzzone S., Fiori G. Ab-initio simulations of deformation potentials and electron mobility in chemically modified graphene and two-dimensional hexagonal boron-nitride. Applied Physics Letters. 2011;99:222108. DOI: 10.1063/1.3665183.Zhenqiang Y., Hua G., Xiaoping Z. Theoretical Study on Carrier Mobility of Hydrogenated Graphene/Hexagonal Boron-Nitride Heterobilayer. Nanoscale Research Letters. 2018;13:376. DOI: 10.1186/s11671-018-2780-2.Zhenqiang Y., Hua G., Xiaoping Z. Theoretical Study on Carrier Mobility of Hydrogenated Graphene/Hexagonal Boron-Nitride Heterobilayer. Nanoscale Research Letters. 2018;13:376. DOI: 10.1186/s11671-018-2780-2.Ордин С.В., Шарупин Б.Н., Фёдоров М.И. Нормальные решеточные колебания и кристаллическая структура анизотропных модификаций нитрида бора. Физика и техника полупроводников. 1998;32(9):1033-1042.Ordin S.V., Sharupin B.N., Fedorov M.I. [Normal lattice oscillations and crystal structure of anisotropic modifications of boron nitride]. Phisika i technika polyprovodnikov=Physics and Technology of Semiconductors. 1998;32(9):1033-1042. (In Russ.)Giannozzi P., Baroni S., Bonini N., Calandra M., Car R., Cavazzoni C., Ceresoli D., Chiarotti G.L., Cococcioni M., Dabol I. Quantum Espresso: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials. Journal Phys.: Condens. Matter. 2009;21:395502.Giannozzi P., Baroni S., Bonini N., Calandra M., Car R., Cavazzoni C., Ceresoli D., Chiarotti G.L., Cococcioni M., Dabol I. Quantum Espresso: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials. Journal Phys.: Condens. Matter. 2009;21:395502.Hermann С., Weisbuch C. k⋅→p perturbation theory in III-V compounds and alloys: a reexamination. Physical Review. 1977;B15:823. DOI: 10.1103/PhysRevB.15.823.Hermann С., Weisbuch C. k⋅→p perturbation theory in III-V compounds and alloys: a reexamination. Physical Review. 1977;B15:823. DOI: 10.1103/PhysRevB.15.823.Properties of advanced semiconductor materials: GaN, AlN, InN, BN, SiС, SiGe. Edited by Levinshtein M.E., Rumyantsev S.L., Shur M.S. New York: John Wiley&Sons; 2001.Properties of advanced semiconductor materials: GaN, AlN, InN, BN, SiС, SiGe. Edited by Levinshtein M.E., Rumyantsev S.L., Shur M.S. New York: John Wiley&Sons; 2001.Yamoah M.A., Yang W., Pop E., Goldhaber-Gordon D. High Velosity in Graphene Encapsulated by Hexagonal Boron Nitride. Nano. 2017;11:9914-9919. DOI: 10.1021/acsnano.7b03878.Yamoah M.A., Yang W., Pop E., Goldhaber-Gordon D. High Velosity in Graphene Encapsulated by Hexagonal Boron Nitride. Nano. 2017;11:9914-9919. DOI: 10.1021/acsnano.7b03878.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.