Лабораторный практикум Лабораторная работа 1.

Моделирование процесса туннелирования электронов через систему барьеров в структурах наноэлектроники

Цель работы: Рассчитать значения двух нижних уровней размерного квантования в прямоугольной яме, имеющей в своем центре прямоугольный провал.

Теоретическая часть:

На рисунке ниже представлена энергетическая схема исследуемой системы барьеров. Энергия электрона меньше высоты первого барьера, но выше высоты второго.

Коэффициенты прохождения и отражения электрона от данной системы барьеров можно найти с помощью следующих соотношений

,

где ,,.

Практическая часть:

1. Выберите данные о структуре исследуемых барьеров в соответствии со своим вариантом

	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3	Вариант 4	Вариант 5	Вариант 6	Вариант 7	Вариант 8
, эВ	2	3	4	5	10	4	5	7
, эВ	0.5	1	1	1	2	1	1	2
, нм	4	3	2	1	1	2	3	4

2. Рассчитайте значения DиRдля пяти значений энергии в соответствии с нижеприведенной таблицей

	Е = 0.1 (-)	Е = 0.3 (-)	Е = 0.5 (-)	Е = 0.7 (-)	Е = 0.9 (-)
D
R

3. Постройте зависимости D(Е) иR(Е) и проанализируйте их

Лабораторная работа 2.

Моделирование туннельного тока в двухбарьерном резонансно-туннельном диоде

Цель работы: Рассчитать распределение волновых функций электронов в арсенид галлиевой квантовой проволоке и оценить вероятность обнаружения электрона в той или иной части поперечного сечения проволоки.

Теоретическая часть:

На рисунке ниже схематически представлена энергетическая схема двухбарьерного резонансно-туннельного диода и показано протекание туннельного тока. Данный диод создается на основе арсенида галлия. При этом обычно области эмиттера состоит из p-GaAs, а коллектора —n-GaAs. При подаче на диод

Плотность туннельного тока

Эмиттер

Коллектор

Напряжение U

Туннельный ток составляют электроны с разной энергией. Электроны с конкретной энергией Есоздают туннельный ток величиной

,

где =0.067,,,=210¹²м^–3– собственная концентрация в арсениде галлия, – постоянная Больцмана,– температура, аесть коэффициент прозрачности двухбарьерной структуры для электронов с энергиейЕ. Значение этого коэффициента можно рассчитать согласно.

,

где ,,L– высота барьеров,W– расстояние между ними.

Практическая часть:

1. В соответствии со своим вариантом выбрать исходные данные

	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3	Вариант 4	Вариант 5	Вариант 6	Вариант 7	Вариант 8
p, м–3	2	3	4	5	10	4	5	7
E, эВ	0.5	1	1	1	2	1	1	2
U, В	1	1	1	1	2	2	2	2
, эВ	2	3	4	5	10	4	5	7
, нм	4	3	2	1	1	2	3	4
W, нм	2	2	2	2	3	3	3	3

2. рассчитать для этих данных значение туннельного тока