Закономерности транспорта и эмиссии электронов в наноструктурном и объемном диоксиде кремния

• Автор: Звонарев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Введение
1. Эмиссия горячих электронов из заряженных приповерхностных слоев монокристаллических диэлектриков (литературный обзор)

1.1. Основные дефекты и активные центры в 8Ю2

1.2. Заряжение поверхности и приповерхностных слоев диэлектрика при электронной бомбардировке

1.3. Делокализация электронов с глубоких центров в электрическом поле

1.3.1. Термоионизация

1.3.2. Туннельный эффект

1.4. Транспорт электронов в электрических полях малой интенсивности

1.4.1. Взаимодействие с оптическими фононами

1.4.2. Взаимодействие с акустическими фононами

1.4.3. Междолинное рассеяние

1.5. Электрический пробой диэлектрика
1.6. Особенности транспорта электронов в наноструктурных материалах
1.7. Моделирование эмиссии электронов из заряженных слоев 8Ю2
1.7.1. Моделирование временного распределения электронов
1.7.2. Захват электронов положительно заряженными центрами
1.7.3. Расчет энергетического и углового распределений электронов
Выводы и постановка задач исследований
2. Развитие физической модели и алгоритма расчета эмиссии горячих электронов из заряженных слоев монокристаллического и наноструктурного диэлектриков
2.1. Делокализация электронов из центров захвата
2.2. Расчет эффективной массы электрона
2.3. Расчет скорости рассеяния электронов на акустических фононах
2.4. Движение электронов в электрических полях высокой напряженности
2.4.1. Ударная ионизация
2.4.2. Каскадирование
2.5. Расчет транспорта электронов в наноструктурах

2.6. Разработка алгоритма и программного обеспечения для моделирования транспорта электронов в заряженных слоях диэлектриков
2.7. Ошибка измерений и воспроизводимость результатов расчета
Выводы
3. Апробация развитой физической модели на примере объемного кристалла Si02
3.1. Выбор расчетных параметров
3.2. Моделирование длительности эмиссионного акта
3.3. Зависимость выхода электронов от глубины старта
3.4. Вычисление скоростей рассеяния электронов и длин их свободного пробега
3.5. Расчет напряженности электрического поля при образовании лавины в объемном кристалле диоксида кремния
3.6. Моделирование энергетического и углового распределений электронов. Сравнение с экспериментом
Выводы
4. Основные закономерности транспорта электронов в заряженных слоях
объемного кристалла и наноструктурного Si02
4.1. Образование свободных электронов
4.2. Траектории движения электронов к поверхности
4.3. Релаксация горячих электронов
4.4. Исследование эмиссии горячих электронов
4.4.1. Моделирование эмиссии при рассеянии электронов на фононах
4.4.2. Моделирование эмиссии электронов с учетом ударной ионизации
4.5. Исследование эмиссии электронов наноструктурного Si02
4.6. Энергетическое распределение электронов эмиссии из наноструктурного Si02
4.7. Оценка напряженности поля при электрическом пробое в Si02
Выводы
Заключение
Библиографический список

наноструктурного Од (г) и объемного 9Д материалов можно записать следующим образом:
0д(г)/0д »1 -Зп/(8гк), (53)
где г - радиус наночастицы; к — волновой вектор.
Приведенные данные не исчерпывают все особенности наноструктурного состояния. Известно, что в наноматериалах изменяются такие параметры, как эффективное время релаксации, ширина полосы оптического поглощения, температура плавления, работа выхода электрона [77, 97]. Выше были отмечены те особенности, которые в той или иной степени влияют на транспорт электронов.
1.7. Моделирование эмиссии электронов из заряженных слоев 8Ю2
Модель для компьютерных расчетов транспорта электронов в приповерхностных слоях монокристаллических диэлектриков на основе метода Монте-Карло, описывающая основные стадии движения от формирования эмиссионного слоя при электронной бомбардировке до выхода электронов в вакуум, впервые была предложена в [98]. Расчеты были выполнены для кристалла ВеО. Недостаток данной модели заключался в том, что в ней были учтены только процессы рассеяния на оптических фононах. Позже исследователи из Японии повторили данные вычисления для кристалла М§0 [99]. Впоследствии модель была усовершенствована с учетом плотности состояний в зоне проводимости, определения напряженности электрического поля и учета вероятности захвата электронов дырками [100, 101]. В последнее десятилетие она была существенно модифицирована, усовершенствованы алгоритм и программа расчета [57, 102-104]. Помимо описанных выше процессов рассеяния на фононах в модели также учтены эффекты захвата электронов положительно заряженными центрами, проведены расчеты временного, энергетического и углового распределения электронов.