ИНТЕНСИВНОСТИ РАССЕИВАНИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ГРАФЕНЕ, РАСПОЛОЖЕННОМ НА ПОДЛОЖКЕ ИЗ ГЕКСОГОНАЛЬНОГО НИТРИДА БОРА

Приведены результаты моделирования интенсивностей рассеивания носителей заряда в графене, расположенном на подложке из гексогонального нитрида бора. Графен считается перспективным материалом для формирования новых полупроводниковых приборов с хорошими характеристиками для диапазонов СВЧ и КВЧ. Представлены формулы, которые позволяют выполнить моделирование основных интенсивностей рассеивания электронов в одиночном слое графена, размещенном на подложке из нитрида бора. Получены зависимости интенсивности рассеивания на оптических фононах, связанных с границей раздела между графеном и слоем из гексогонального нитрида бора при изменении толщины зазора между этими слоями. Моделирование основных интенсивностей рассеивания производилось как для обычной температуры, равной 300 К, так и для повышенной, равной 370 К, что связано с необходимостью учета повышения температуры слоя графена при увеличении энергии электронов. Анализ полученных зависимостей показал, что при значениях энергии электронов, которые превышают величину, равную приблизительно 0,165 эВ, наблюдается преобладание рассеивания электронов на оптических фононах, присущих внутреннему слою графена, электрон-электронного рассеивания, а также рассеивания на оптических фононах, связанных с границей раздела между графеном и слоем из гексогонального нитрида бора, над другими видами рассеивания. При низких значениях энергии, которые меньше чем приблизительно 0,03 эВ, преобладает рассеивание на примесях над другими видами рассеивания. Опираясь на полученные зависимости интенсивностей рассеивания электронов в графене, становится возможным реализация статистического метода Монте – Карло для определения характеристики переноса электронов в полупроводниковых приборах, содержащих слои графена и гексогонального нитрида бора.

1. 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.org/10.1063/1.4926872.

2. 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. Nano Letters. 2012;12:714. DOI.org/10.1021/nl203635v.

3. 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.

4. Aniruddha K., Tian F., Debdeep J. Effect of high-k date dielectrics on change transport in grapheme-based field effect transistors. Physical Review. 2010;82:1154520. DOI: 10.1103/PhysRevB.82.115452.

5. Perebeinos V., Avouris P. Inelastic Scattering and Current Saturation in Graphene. Physical Review. 2010;81:195442. DOI.org/10.1103/PhysRevB.81.195442.

6. 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.

7. Hwang C., Siegel D., Mo S., Regan W., Ismach A., Zhang Y., Zettl A., Lanzara A. Fermi Velosity Engineering in Graphene by Substrate Modification. Scientific reports. 2012;2:590. DOI:10.1038/srep00590.

8. Jyotsna C., Jing G. High-field transport and velocity saturation in graphene. Applied Physics Letters. 2009;95:023120. DOI.org/10.1063/1.3182740.

9. Tian F., Aniruddha K., Huili X., Debdeep J. High-field transport in two-dimensional graphene. Physical Review. 2011;84:125450. DOI: 10.1103/PhysRevB.84.125450.

10. Moško M., Moškova A. Ensemble Monte Carlo simulation of electron-electron scattering: Improvement of conventional methods. Physical Review. 2010;4(19):10794-10803.

11. Li X., Barry E.A., Zavada J.M., Nardelli Buongiorno M., Kim K. W. Influence of electron-electron scattering on transport characteristics in monolayer grapheme. Applied Physics Letters. 2010;97:08210. DOI.org/10.1063/1.3483612.

12. Goodnick S. M., Lurgi P. Effect of electron-electron scattering on non-equilibrium transport in quantum-well system. Physical Review. 1988;7(5):2578-2588. DOI.org/10.1103/PhysRevB.37.2578.

13. Муравьев В.В., Мищенко В.Н. Определение интенсивностей рассеивания электронов в одиночном слое графена. Доклады БГУИР. 2017;108(6):128-129.

14. Santos E.J.G., Kaxiras E. Electric-Field Dependence of the Effective Dielectric Constant in Graphene. Nano Lett. 2013;13(5):898-902. DOI.org/10.1021/nl303611v.