搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

单轴〈111〉应力硅价带结构计算

马建立 张鹤鸣 宋建军 王晓艳 王冠宇 徐小波

引用本文:
Citation:

单轴〈111〉应力硅价带结构计算

马建立, 张鹤鸣, 宋建军, 王晓艳, 王冠宇, 徐小波

Calculation of valence band structure of uniaxial 〈111〉 stressed silicon

Ma Jian-Li, Zhang He-Ming, Song Jian-Jun, Wang Xiao-Yan, Wang Guan-Yu, Xu Xiao-Bo
PDF
导出引用
  • 基于kp微扰法计算了单轴〈111〉应力作用下硅的价带结构, 并与未受应力时体硅的价带结构进行了比较. 给出了单轴〈111〉应力作用下硅价带顶处能级的移动、分裂以及空穴有效质量的变化情况. 计算所得未受应力作用时硅价带顶处重空穴带、轻空穴带有效质量与相关文献报道体硅有效质量结果一致. 拓展了单轴应力硅器件导电沟道应力与晶向的选择范围,给出的硅价带顶处重空穴带、轻空穴带能级间的分裂值和有效质量随应力的变化关系可为单轴〈111〉应力硅其他物理参数的计算提供参考.
    The valence band structure of uniaxial 〈111〉 stressed silicon is calculated in the frame of kp perturbation method and compared with that of unstressed silicon. The valence band energy level shifting, splitting, and variation of the effective mass in the vicinity of the point are presented for different uniaxail 〈111〉 stresses. The effective masses for the heavy and light hole bands in unstressed, our calculation results are in good agreement with the obtained published results of bulk silicon. The study extends the selective range of optimum stresses and crystal direction configuration of conduction channels for uniaxial stressed silicon devices. The obtained results of splitting energy and effective mass may serve as the reference for the calculation of other physical parameters of uniaxial 〈111〉 stressed silicon.
    • 基金项目: 中央高等学校基本科研基金(批准号:200972105499)资助的课题.
    [1]

    Shifren L, Wang X, Matagne P 2004 Appl. Phys. Lett. 85 6188

    [2]
    [3]

    Sun Y K, Sun G Y, Parthasarathy S 2006 Mater. Sci. Eng. B 135 179

    [4]
    [5]

    Qin S S, Zhang H M, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X 2010 Chin. Phys. 19 117309

    [6]
    [7]

    Sun Y, Thompson S E, Nishida T 2007 J. Appl. Phys. 101 104503

    [8]
    [9]

    Song J J, Zhang H M, Dai X Y, Hu H Y, Xuan R X 2009 Acta Phys. Sin. 58 7947 (in Chinese) [宋建军、张鹤鸣、戴显英、胡辉勇、宣荣喜 2009 物理学报 58 7947]

    [10]
    [11]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X 2007 Chin. Phys. 16 3827

    [12]

    Kim J, Fischetti M V 2010 J. Appl. Phys. 108 013710

    [13]
    [14]
    [15]

    Song J J, Zhang H M, Dai X Y, Hu H Y, Xuan R X 2009 Acta Phys. Sin. 58 4958 (in Chinese) [宋建军、张鹤鸣、戴显英、胡辉勇、宣荣喜 2009 物理学报 58 4958]

    [16]
    [17]

    Guillaume T, Mouis M 2006 Solid State Electron. 50 701

    [18]
    [19]

    Siddhartha D, Enzo U, Hans K, Tibor G 2007 IEEE Trans. Nanotech. 6 97

    [20]

    Lin J Y, Tang Y H, Tsai M H 2009 Comput. Phys. Commun. 180 659

    [21]
    [22]

    Luttinger J M, Kohn W 1955 Phys. Rev. 97 869

    [23]
    [24]

    Calvin Y P, Chuang S L 1992 Phys. Rev. B 46 4110

    [25]
    [26]
    [27]

    Ye L X 2007 Semiconductor Physics (Beijing: Higher Education Press) p51 (in Chinese) [叶良修2007 半导体物理学(北京:高等教育出版社) 第51页]

    [28]

    Fan X F, Register L F, Winstead B, Foisy M C 2007 IEEE Trans. Electron Dev. 54 291

    [29]
    [30]
    [31]

    Everett X W, Philippe M, Lucian S, Borna O, Roza K, Stephen C, Mark S 2006 IEEE Trans. Electron Dev. 53 1840

    [32]

    Ramos L E, Teles L K, Scolfaro L M R, Castineira J L P, Rosa A L, Leite J R 2001 Phys. Rev. B 63 165210

    [33]
    [34]
    [35]

    Gu Z Y, Tian L L, Fu L W 1995 Semiconductor Physics (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) p46 (in Chinese)[顾祖毅、田立林、富力文1995 半导体物理学(北京:电子工业出版社) 第46页]

    [36]
    [37]

    Sun G Y, Sun Y K, Nishida T, Thompson S E 2007 J. Appl. Phys. 102 084501

  • [1]

    Shifren L, Wang X, Matagne P 2004 Appl. Phys. Lett. 85 6188

    [2]
    [3]

    Sun Y K, Sun G Y, Parthasarathy S 2006 Mater. Sci. Eng. B 135 179

    [4]
    [5]

    Qin S S, Zhang H M, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X 2010 Chin. Phys. 19 117309

    [6]
    [7]

    Sun Y, Thompson S E, Nishida T 2007 J. Appl. Phys. 101 104503

    [8]
    [9]

    Song J J, Zhang H M, Dai X Y, Hu H Y, Xuan R X 2009 Acta Phys. Sin. 58 7947 (in Chinese) [宋建军、张鹤鸣、戴显英、胡辉勇、宣荣喜 2009 物理学报 58 7947]

    [10]
    [11]

    Song J J, Zhang H M, Hu H Y, Dai X Y, Xuan R X 2007 Chin. Phys. 16 3827

    [12]

    Kim J, Fischetti M V 2010 J. Appl. Phys. 108 013710

    [13]
    [14]
    [15]

    Song J J, Zhang H M, Dai X Y, Hu H Y, Xuan R X 2009 Acta Phys. Sin. 58 4958 (in Chinese) [宋建军、张鹤鸣、戴显英、胡辉勇、宣荣喜 2009 物理学报 58 4958]

    [16]
    [17]

    Guillaume T, Mouis M 2006 Solid State Electron. 50 701

    [18]
    [19]

    Siddhartha D, Enzo U, Hans K, Tibor G 2007 IEEE Trans. Nanotech. 6 97

    [20]

    Lin J Y, Tang Y H, Tsai M H 2009 Comput. Phys. Commun. 180 659

    [21]
    [22]

    Luttinger J M, Kohn W 1955 Phys. Rev. 97 869

    [23]
    [24]

    Calvin Y P, Chuang S L 1992 Phys. Rev. B 46 4110

    [25]
    [26]
    [27]

    Ye L X 2007 Semiconductor Physics (Beijing: Higher Education Press) p51 (in Chinese) [叶良修2007 半导体物理学(北京:高等教育出版社) 第51页]

    [28]

    Fan X F, Register L F, Winstead B, Foisy M C 2007 IEEE Trans. Electron Dev. 54 291

    [29]
    [30]
    [31]

    Everett X W, Philippe M, Lucian S, Borna O, Roza K, Stephen C, Mark S 2006 IEEE Trans. Electron Dev. 53 1840

    [32]

    Ramos L E, Teles L K, Scolfaro L M R, Castineira J L P, Rosa A L, Leite J R 2001 Phys. Rev. B 63 165210

    [33]
    [34]
    [35]

    Gu Z Y, Tian L L, Fu L W 1995 Semiconductor Physics (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) p46 (in Chinese)[顾祖毅、田立林、富力文1995 半导体物理学(北京:电子工业出版社) 第46页]

    [36]
    [37]

    Sun G Y, Sun Y K, Nishida T, Thompson S E 2007 J. Appl. Phys. 102 084501

  • [1] 李乾利, 温廷敦, 许丽萍, 王志斌. 单轴应力对一维镜像光子晶体光子局域态透射峰的影响. 物理学报, 2013, 62(18): 184212. doi: 10.7498/aps.62.184212
    [2] 王程, 王冠宇, 张鹤鸣, 宋建军, 杨晨东, 毛逸飞, 李永茂, 胡辉勇, 宣荣喜. 单轴、双轴应变Si拉曼谱应力模型. 物理学报, 2012, 61(4): 047203. doi: 10.7498/aps.61.047203
    [3] 戴显英, 杨程, 宋建军, 张鹤鸣, 郝跃, 郑若川. 应变Ge/Si1-xGex 价带色散模型. 物理学报, 2012, 61(13): 137104. doi: 10.7498/aps.61.137104
    [4] 吴华英, 张鹤鸣, 宋建军, 胡辉勇. 单轴应变硅nMOSFET栅隧穿电流模型. 物理学报, 2011, 60(9): 097302. doi: 10.7498/aps.60.097302
    [5] 马建立, 张鹤鸣, 宋建军, 王冠宇, 王晓艳. (001)面任意方向单轴应变硅材料能带结构. 物理学报, 2011, 60(2): 027101. doi: 10.7498/aps.60.027101
    [6] 卢志鹏, 祝文军, 卢铁城, 刘绍军, 崔新林, 陈向荣. 单轴应变条件下Fe从α到ε结构相变机制的第一性原理计算. 物理学报, 2010, 59(6): 4303-4312. doi: 10.7498/aps.59.4303
    [7] 李金, 桂贵, 孙立忠, 钟建新. 单轴大应变下二维六角氮化硼的结构变化. 物理学报, 2010, 59(12): 8820-8828. doi: 10.7498/aps.59.8820
    [8] 孙其诚, 金峰, 王光谦, 张国华. 二维颗粒体系单轴压缩形成的力链结构. 物理学报, 2010, 59(1): 30-37. doi: 10.7498/aps.59.30
    [9] 白安琪, 胡迪, 丁武昌, 苏少坚, 胡炜玄, 薛春来, 樊中朝, 成步文, 俞育德, 王启明. 用PAA模板法实现硅基纳米孔阵列结构. 物理学报, 2009, 58(7): 4997-5001. doi: 10.7498/aps.58.4997
    [10] 王江华, 贺端威. 金刚石压砧内单轴应力场对物质状态方程测量的影响. 物理学报, 2008, 57(6): 3397-3401. doi: 10.7498/aps.57.3397
    [11] 杨海波, 胡 明, 张 伟, 张绪瑞, 李德军, 王明霞. 基于纳米压痕法的多孔硅硬度及杨氏模量与微观结构关系研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4032-4038. doi: 10.7498/aps.56.4032
    [12] 邸玉贤, 计欣华, 胡 明, 秦玉文, 陈金龙. 基片曲率法在多孔硅薄膜残余应力检测中的应用. 物理学报, 2006, 55(10): 5451-5454. doi: 10.7498/aps.55.5451
    [13] 方庆清, 焦永芳, 李 锐, 汪金芝, 陈 辉. 单轴M型SrFe12-xCrxO19超细粒子结构与磁性研究. 物理学报, 2005, 54(4): 1826-1830. doi: 10.7498/aps.54.1826
    [14] 阮航宇. (2+1)维NLBQ方程和KP方程的多dromion结构和相互作用的研究. 物理学报, 1999, 48(10): 1781-1792. doi: 10.7498/aps.48.1781
    [15] 柯三黄, 黄美纯, 王仁智. 应变层超晶格(InAs)n/(GaAs)n的电子结构与价带能量不连续性. 物理学报, 1995, 44(7): 1129-1136. doi: 10.7498/aps.44.1129
    [16] 陆埮, 蒋家禹, 龚大为, 孙恒慧. 单频导纳谱法测量锗硅量子阱的能带偏移. 物理学报, 1994, 43(2): 289-296. doi: 10.7498/aps.43.289
    [17] 罗春平, 齐上雪, 李楠, 林彰达. 石墨价带结构及其与过渡金属镍的相互作用. 物理学报, 1990, 39(9): 1435-1440. doi: 10.7498/aps.39.1435
    [18] 李树山. 简单金属在[100]单轴应力下的理论强度. 物理学报, 1984, 33(11): 1501-1511. doi: 10.7498/aps.33.1501
    [19] 姚秀琛, 秦国刚, 曾树荣, 元民华. 硅中金受主能级在单轴应力下瞬态电容的研究. 物理学报, 1984, 33(3): 377-390. doi: 10.7498/aps.33.377
    [20] 张光寅, 田兆斌. 纤维锌矿型晶体的价带结构与激子谱线的轴向压谱效应. 物理学报, 1965, 21(5): 1008-1014. doi: 10.7498/aps.21.1008
计量
  • 文章访问数:  6241
  • PDF下载量:  692
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-11-01
  • 修回日期:  2011-03-25
  • 刊出日期:  2011-04-05

/

返回文章
返回