نسخه کوتاه
MICROELECTRONICS به نقطه ای رسیده است که اثرات مکانیکی کوانتومی تأثیر قابل توجهی بر خواص الکتریکی دستگاه های نیمه هادی دارد. یکی از مهم ترین این اثرات، تونل زدن مکانیکی کوانتومی حامل های بار از طریق لایه هایی از دی الکتریک های نازک است. از یک طرف، این منجر به افزایش مصرف برق اجزای نیمه هادی می شود و در نتیجه ضخامت دی الکتریک گیت را محدود می کند. از سوی دیگر، اثرات تونل زنی در دستگاه های حافظه غیر فرار برای انتقال شارژ به یک گره ذخیره سازی ایزوله استفاده می شود.
اثر تونل بر اساس انتقال حامل های بار از یک الکترود از طریق یک منطقه عایق کلاسیک به الکترود دیگر است. این فرآیند تحت تأثیر سه عامل است: توزیع انرژی حاملهای بار در هر دو الکترود، ضریب انتقال مکانیکی کوانتومی سد انرژی، و هرگونه نقص در دی الکتریک که بر فرآیند تونلزنی تأثیر میگذارد.
توزیع انرژی حامل های بار در الکترودها برای جریان تونل اهمیت اساسی دارد. توزیع F ERMI -D IRAC یا M AXWELL -B OLTZMANN معمولاً در نظر گرفته می شود. با این حال، این توابع توزیع تنها در نزدیکی حالت تعادل معتبر هستند و نمی توانند رفتار حامل های بار داغ را توصیف کنند. در این کار از یک تابع توزیع جدید بر اساس غلظت، دما و کشش حامل های بار استفاده شده است. این تابع توزیع مطابقت خوبی با نتایج شبیهسازی مونت کارلو نشان میدهد و توزیع حاملهای بار پرانرژی را با دقت بالا بازتولید میکند. M AXWELL داغتوزیع تنها بر اساس غلظت حامل و دما نمی تواند توزیع حامل های پرانرژی را بازتولید کند و منجر به چگالی جریان تونل زنی بسیار زیاد می شود.
ضریب انتقال مکانیکی کوانتومی با حل معادله شرودینگر تعیین می شود و به شکل سد انرژی در دی الکتریک بستگی دارد. دی الکتریک های تک لایه یک تغییر پتانسیل خطی در مانع را نشان می دهند که منجر به نمودار نواری مثلثی یا ذوزنقه ای می شود. در این مورد می توان مدل های تحلیلی را برای محاسبه ضریب انتقال استخراج کرد که بر اساس تقریب W ENTZEL -K RAMERS -B RILLOUIN یا فرمول G UNDLACH هستند .
با این حال، فرآیند کوچک سازی ثابت قطعات الکترونیکی منجر به کاهش ضخامت دی الکتریک دروازه در اجزای MOS می شود که منجر به جریان های نشتی غیرمجاز برای ماده SiO می شود که تقریباً به طور انحصاری استفاده می شود . دی الکتریک های لایه ای ساخته شده از مواد با ثابت دی الکتریک بالاتر به عنوان یک درمان پیشنهاد شده اند.
در چنین دی الکتریک های لایه ای، نمودار نواری غیرخطی است و مدل های مبتنی بر یک سد انرژی مثلثی یا ذوزنقه ای دیگر معتبر نیستند. در عوض، معادله شرودینگر باید با استفاده از ماتریس انتقال یا روش مرز انتقال کوانتومی حل شود. این روشها مورد بررسی قرار گرفتند که به موجب آن روش مرز انتقال کوانتومی به دلیل پایداری عددی بالاتر و مناسب بودن برای مسائل چند بعدی سودمند بود.
اجزای حافظه غیر فرار باید حداکثر 10 
فرآیند نوشتن و پاک کردن را بدون خطا در ولتاژهای 8-12 ولت انجام دهند. این تنش مکرر دی الکتریک منجر به تشکیل عیوب می شود که تونل زنی به کمک ناخالصی را در قدرت های میدان کم امکان پذیر می کند. این تولید ناخالصی یکی از دلایل اصلی تخریب خواص عایق دی الکتریک در نظر گرفته می شود. تونل زنی به کمک ناخالصی در این کار به عنوان یک فرآیند دو مرحله ای مدل سازی شده است که در آن انرژی از طریق انتشار فونون ها آزاد می شود. تراکم جمعیت نقص ها با یک معادله نرخ توصیف می شود. برای حل این معادله از مدل تکراری استفاده شده است.
مدل های توصیف شده در شبیه ساز مؤلفه M INIMOS- NT پیاده سازی شدند. کاربردهای متعددی برای تمایز بین ترانزیستورهای MOS و دستگاه های حافظه غیر فرار مورد مطالعه قرار گرفته است. کاربرد دی الکتریک های جایگزین بررسی و با اندازه گیری ها با استفاده از خازن MOS با دی الکتریک ZrO مقایسه شد. علاوه بر این، اجزای حافظه غیر فرار مانند EEPROM و ساختارهای جایگزین مورد بررسی قرار گرفتند. با کمک مدل های پیاده سازی شده می توان از M INIMOS- NT برای مدل سازی جریان تونل در هر جزء نیمه هادی استفاده کرد.
در این وبلاگ به ریاضیات و کاربردهای آن و تحقیقات در آنها پرداخته می شود. مطالب در این وبلاگ ترجمه سطحی و اولیه است و کامل نیست.در صورتی سوال یا نظری در زمینه ریاضیات دارید مطرح نمایید .در صورت امکان به آن می پردازم. من دوست دارم برای یافتن پاسخ به سوالات و حل پروژه های علمی با دیگران همکاری نمایم.در صورتی که شما هم بامن هم عقیده هستید با من تماس بگیرید.