лаба4
.docx
|
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-AlxGa1-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 AlxGa1-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 AlxGa1-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 AlxGa1-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 AlxGa1-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 AlxGa1-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.