лаба4

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Калужский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)» (КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана)

ФАКУЛЬТЕТ	ИУК «Информатика и управление»____________
КАФЕДРА	ИУК1 «Проектирование и технология производства электронных приборов»_______

лабораторная работа № 4

«Моделирование состояний электронов в поперечном потоке в гетероструктуре с потенциальными барьерами»

ДИСЦИПЛИНА: «ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ»

Выполнил: студент гр. ИУК1-41Б	_______________ (Прудников А.Ф.) (Подпись)
	_______________ (_Шагаев В.В.__)
Проверил:

(Подпись) (Ф.И.О.)

Дата сдачи (защиты):

Результаты сдачи (защиты):

- Балльная оценка:

- Оценка:

Калуга, 2021 г.

Часть 1

Моделирование состояний электронов в поперечном потоке в гетероструктуре с одним потенциальным барьером

Вариант №5

Цель: формирование навыков расчета коэффициента прохождения электронов через потенциальный барьер.

Задачи: построить компьютерную модель гетероструктуры GaAs-Al_xGa_1-xAs-GaAs; рассчитать зависимость коэффициента прохождения электронов через замещенный слой от энергии электронов, от состава и от толщины слоя.

Рис. 1. Структура с барьером, образованным слоем Al_xGa_1-xAs с и толщиной 15 моноатомных слоёв: а) потенциальный рельеф, z [м]; б) зависимость коэффициента прохождения барьера от энергии электрона [эВ] (вертикальными линиями отмечены граничные значения энергии барьера)

Рис. 2. Графики координатной зависимости плотности вероятности для значений энергии в первых двух максимумах коэффициента прохождения барьера. Соответствующие энергии изображены горизонтальными линиями, а плотности вероятности приподняты дополнительными слагаемым – для наглядной "привязки" к этим энергиям

Рис. 3. Графики координатной зависимости плотности вероятности для значений энергии в первых двух минимумах коэффициента прохождения барьера. Соответствующие энергии изображены горизонтальными линиями, а плотности вероятности приподняты дополнительными слагаемым – для наглядной "привязки" к этим энергиям

Рис. 4. Графики координатной зависимости плотности вероятности для значений энергии, лежащих ниже барьера и расположенных на уровнях 0,1; 0,5 и 0,9 от его высоты. Соответствующие энергии изображены горизонтальными линиями, а плотности вероятности приподняты дополнительными слагаемым – для наглядной "привязки" к этим энергиям

Рис. 5. Зависимости коэффициента прохождения барьера от энергии электрона [эВ] для толщин барьера 10, 15 и 20 моноатомных слоев (вертикальными линиями отмечены граничные значения энергии барьера)

Часть 2

Моделирование резонансного туннельного эффекта в многобарьерной квантоворазмерной структуре

Вариант №5

Цель: формирование навыков расчета коэффициента прохождения электронов через многобарьерный потенциал.

Задачи: построить компьютерные модели двух- и трёхбарьерных гетероструктур на основе твердого раствора Al_xGa_1-xAs; рассчитать зависимость коэффициента прохождения электронов через структуру от энергии электронов, от состава и от толщины внутренних слоёв.

Рис. 1. Структура с одним барьером, образованным слоем Al_xGa_1-xAs с и толщиной 13 моноатомных слоёв: а) потенциальный рельеф, [нм]; б) зависимость коэффициента прохождения барьера от энергии электрона [эВ] (вертикальными линиями отмечены граничные значения энергии барьера)

Рис. 2. Структура с двумя барьерами, образованными слоями Al_xGa_1-xAs с и толщинами 13 моноатомных слоёв: а) потенциальный рельеф, [нм]; б) зависимость коэффициента прохождения барьеров от энергии электрона [эВ] (вертикальными линиями отмечены граничные значения энергии барьеров); в) фрагмент графика коэффициента прохождения с областью резонанса с энергией эВ

Рис. 3. Структура с тремя барьерами, образованными слоями Al_xGa_1-xAs с   и толщинами 13 моноатомных слоёв: а) потенциальный рельеф, [нм]; б) зависимость коэффициента прохождения барьеров от энергии электрона [эВ] (вертикальными линиями отмечены граничные значения энергии барьеров); в) фрагмент графика коэффициента прохождения с областью резонансов с энергиями эВ и эВ

Вывод: сформировал навыки расчета коэффициента прохождения электронов через потенциальный барьер, навыки расчета коэффициента прохождения электронов через многобарьерный потенциал.