МОДЕЛИРОВАНИЕ потенциала и процесса переноса заряда в нанометрической гетероструктуре кремний (111)-титан-кремний Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 621.315; 539:2

Г.В. Арзуманян, А.Б. Колпачев, Н.К. Приступчик

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛА И ПРОЦЕССА ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА В НАНОМЕТРИЧЕСКОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЕ КРЕМНИЙ (111)-ТИТАН-КРЕМНИЙ

На основе кластерного приближения теории многократного рассеяния с использованием «кристаллического» muffin-tin (МТ) потенциала, исследовано электронное строение гетероструктур, представляющих собой кристаллический кремний, в котором две (Г2) или четыре (Г4) атомные плоскости (111) замещены атомами титана. Кристаллический потенциал определялся как суперпозиция кулоновского, маделунговского, электростатического и

обменного потенциалов.

На рис. 1 приведены аппроксимированные гладкой кривой изменения потенциала dV, обусловленные его скачками на МТ-границах, возникающих на атомах различных типов в гетероструктурах Г2, Г4 и Г6.

Изменения потенциала на границах МТ-сфер

>" -6.5

ТЗ

- 1 * 1 V1 1 1 1 -1 t Г - - X \ Г4^ і і і і і і і і і і і і і і _ _ ★ трг Г6 _ - А -

- о- X- + ' / +- О - 1 1 ' - : і і жх-о_ - 1 і - - ОХ-+ 1 1 "Ь-Х о - 1 1 ' J

- 1 ' -: і / : - 1 / - - 1 / -і — 1 ' : 1 ' :

і 1 - - - ■ у -

: і' : ■ • • : : • à :

- Ш - < I<<<I<<<I< “ , і , , , і , , , і , , " , і , , , і , , , і , , , і _

-1 0 1 -1 0 1 -10 12

атомы Ti(1); —★ —атомы Si(1);

- атомы Ti(2);

атомы Si(3);

± — атомы Si(2); —Ж — атомы Si(4);

Рис. 1

— X —атомы Si(5);

— © — атомы Si(6);

— О — атомы Si(0);

Эти результаты были использованы для квантово-механического описания процесса переноса носителей заряда (определения коэффициентов переноса (Б)) через такие структуры. Коэффициент переноса и значения связанных энергетических уровней определялись путем численного решения одномерного уравнения Шредингера. При этом за нулевой уровень энергии был принят скачок МТ-потенциала, соответствующий атомам типа Б1(0). Результаты этих расчетов для гетероструктур Г2, Г4 и Г6 соответственно, представлены на рис.2.

Рис.2

Значения энергетических уровней, связанных состояний электронов для

гетероструктуры Г2 составил -0,18 эВ, для Г4-------0,31 эВ и для Г6-----0,38 эВ и

-0,02 эВ.