|
ГЛАВНАЯ
> Вернуться к содержанию
Программные системы и вычислительные методы
Правильная ссылка на статью:
Мустафаев А.Г., Мустафаев Г.А.
Математическое моделирование и численный расчет резонансно-туннельного эффекта
// Программные системы и вычислительные методы.
2016. № 1.
С. 58-63.
DOI: 10.7256/2454-0714.2016.1.18398 URL: https://nbpublish.com/library_read_article.php?id=18398
Математическое моделирование и численный расчет резонансно-туннельного эффекта
Мустафаев Арслан Гасанович
доктор технических наук
профессор, ГАОУ ВО "Дагестанский государственный университет народного хозяйства"
367015, Россия, Республика Дагестан, г. Махачкала, ул. Атаева, 5, каб. 4.5
Mustafaev Arslan Gasanovich
Doctor of Technical Science
Professor of the Department "Information technologies and information security" of the Dagestan State University of National Economy
367015, Russia, respublika Dagestan, g. Makhachkala, ul. Ataeva, 5, kab. 4.5
|
arslan_mustafaev@hotmail.com
|
|
|
Другие публикации этого автора |
|
|
Мустафаев Гасан Абакарович
доктор технических наук
профессор, ФГБОУ ВО "Кабардино-Балкарский государственный университет"
360004, Россия, Республика Кабардино-Балкарская, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173, каб. 122
Mustafaev Gasan Abakarovich
Doctor of Technical Science
Professor, Department of Computer Technologies and Integrated Circuits, Kabardino-Balkarian State University
360004, Russia, respublika Kabardino-Balkarskaya, g. Nal'chik, ul. Chernyshevskogo, 173, kab. 122
|
arslan_mustafaev@hotmail.com
|
|
|
Другие публикации этого автора |
|
|
DOI: 10.7256/2454-0714.2016.1.18398
Дата направления статьи в редакцию:
17-03-2016
Дата публикации:
10-04-2016
Аннотация:
В работе рассмотрен один из физических эффектов наноэлектроники - резонансное туннелирование. Проводится численный расчет конструкции диода, сформированного на МДП-структуре и моделирование его характеристик. Подобной структурой на кремнии обладает структура металл– оксид кремния- полупроводник в режиме сильного обеднения вблизи поверхности легированного полупроводника. Построена зонная диаграмма МДП-структуры, определены энергетические уровни и волновые функции электрона в квантовой яме и при туннелировании, вычислена вероятность туннелирования от величины приложенного напряжения. При проведении расчетов использовалась визуальная среда математического моделирования и инженерных вычислений PTC Mathcad Prime 3.1. В результате компьютерного моделирования определены предельные внешние напряжения, до пробоя диэлектрика. Кроме того, выявлен качественный вид зависимости тока МДП-структуры от высоты и ширины энергетического барьера. Разработанная модель позволяет учитывать совместное влияние нескольких факторов, что подтверждается согласованием расчетных ВАХ с экспериментальными.
Ключевые слова:
резонансно-туннельный диод, моделирование, квантовая яма, зонная диаграмма, МДП-структура, волновая функция, наноэлектроника, полупроводниковый прибор, квантовый перенос, квантовый эффект
УДК: 621.3
Abstract: The research is devoted to one of the physical nanoelectronic effect – resonant tunneling. The authors provide numerical calculations for constructing the MIS-structure based diod and modeling its characteristics. The metal-oxide-silicon semiconductor in the severe depletion mode next to the doped semiconductor has a similar structure. The authors establish the MIS-structure energy band diagram, define energy levels and wave functions of an electron in the quantum well and during tunneling and calcuate the probability of tunneling based on the amounnt of the voltage applied. In the course of calculations the authors use the PTC Mathcad Prime 3.1 visual environment for mathematical modeling and technical computing. The results of the computer modeling allow to define external limit voltage including the amount of voltage that leads to the dielectric breakdown. In addition, the authors define the qualitative dependency between the MIS-structure voltage and the height and width of the energy barrier. The model developed by the authors takes into account the joint influence of several factors which is proved by the coordination of recorded current voltrage characteristic with the experimental characteristics.
Keywords: resonant tunelling diod, modeling, quantum well, energy band diagram, MIS structure, wave function, nanoelectronics, semiconductor device, quantum transport, quantum effect
Библиография
1. Алкеев Н.В., Аверин С.И., Дорофеев А.А., Гладышева Н.Б., Торгашин М.Ю. Резонансно-туннельный диод на основе гетеросистемы GaAs/ AlAs для субгармонического смесителя // Микроэлектроника. 2010. Т. 39, № 5. С. 356-365.
2. Абрамов И.И., Гончаренко И.А., Коломейцева Н.В. Комбинированная модель резонансно-туннельного диода // Физика и техника полупроводников. 2005. Т. 39, вып. 9. С. 1138-1145.
3. Иванов Ю.А., Мешков С.А., Синякин В.Ю., Федоркова Н.В., Фёдоров И.Б., Шашурин В.Д., Федоренко И.А. Повышение показателей качества радиоэлектронных систем нового поколения за счет применения резонансно-туннельных нанодиодов // Наноинженерия, 2011, № 1, С. 34-43.
4. Федяй А.В., Тисный И.С. Моделирование резонансно-туннельного диода методом функций Эйри // Н.–техн. сб. «Электроника и связь», тематический выпуск «Электроника и нанотехнологии», ч.1. – 2009. – № 2-3, С. 19–21.
5. Мустафаев Г.А., Панченко Д.В., Панченко В. А., Ефимов М.Ю., Уянаева М.М. Расчет и моделирование уровней размерного квантования в структуре GaN-GaSb-GaN. Известия КБГУ, том 1, №3, Нальчик, 2011, с. 66-71.
6. Мустафаев Г.А., Панченко В.А., Мустафаев А.Г., Панченко Д.В., Черкесова Н.В. Моделирование ионизационных потерь ТТЛШ логического элемента // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1; URL: www.science-education.ru/121-19357 (дата обращения: 08.10.2015).
7. Флюгге З. Задачи по квантовой механике. Том 1. Пер. с англ. М.: Мир, 1974. - 341 с.
References
1. Alkeev N.V., Averin S.I., Dorofeev A.A., Gladysheva N.B., Torgashin M.Yu. Rezonansno-tunnel'nyi diod na osnove geterosistemy GaAs/ AlAs dlya subgarmonicheskogo smesitelya // Mikroelektronika. 2010. T. 39, № 5. S. 356-365.
2. Abramov I.I., Goncharenko I.A., Kolomeitseva N.V. Kombinirovannaya model' rezonansno-tunnel'nogo dioda // Fizika i tekhnika poluprovodnikov. 2005. T. 39, vyp. 9. S. 1138-1145.
3. Ivanov Yu.A., Meshkov S.A., Sinyakin V.Yu., Fedorkova N.V., Fedorov I.B., Shashurin V.D., Fedorenko I.A. Povyshenie pokazatelei kachestva radioelektronnykh sistem novogo pokoleniya za schet primeneniya rezonansno-tunnel'nykh nanodiodov // Nanoinzheneriya, 2011, № 1, S. 34-43.
4. Fedyai A.V., Tisnyi I.S. Modelirovanie rezonansno-tunnel'nogo dioda metodom funktsii Eiri // N.–tekhn. sb. «Elektronika i svyaz'», tematicheskii vypusk «Elektronika i nanotekhnologii», ch.1. – 2009. – № 2-3, S. 19–21.
5. Mustafaev G.A., Panchenko D.V., Panchenko V. A., Efimov M.Yu., Uyanaeva M.M. Raschet i modelirovanie urovnei razmernogo kvantovaniya v strukture GaN-GaSb-GaN. Izvestiya KBGU, tom 1, №3, Nal'chik, 2011, s. 66-71.
6. Mustafaev G.A., Panchenko V.A., Mustafaev A.G., Panchenko D.V., Cherkesova N.V. Modelirovanie ionizatsionnykh poter' TTLSh logicheskogo elementa // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. – 2015. – № 1; URL: www.science-education.ru/121-19357 (data obrashcheniya: 08.10.2015).
7. Flyugge Z. Zadachi po kvantovoi mekhanike. Tom 1. Per. s angl. M.: Mir, 1974. - 341 s.
Ссылка на эту статью
Просто выделите и скопируйте ссылку на эту статью в буфер обмена. Вы можете также
попробовать найти похожие
статьи
|
|