Transporte electronico en estructuras de heterounion inaias/ingaashemts y dispositivos balisticos de dimensiones nanaometricas

Abstract

Presentamos un estudio del funcionamiento de dispositivos de dimensiones nanométricas basados en heteroestructuras InAlAs/InGaAs. Por un lado, se explica el origen y consecuencias del efecto kink en transistores HEMT (High Electron Mobility Transistors) de canal corto construidos con estos materiales. Por otro, se investiga una nueva tecnología basada en estructuras de dimensiones nanométricas que aprovechan el transporte balístico de electrones y que pueden permitir la transmisión y procesado de señales a frecuencias de THz a temperatura ambiente. Las tecnologías de ambos tipos de dispositivos son compatibles, de manera que podrían ser integrados en el mismo circuito de modo que las señales con las que trabajan los nanodispositivos fuesen amplificadas por los HEMTs. Para la realización de este estudio, empleamos un simulador ensemble Monte Carlo semiclásico de la dinámica de portadores acoplado de forma autoconsistente con una resolución bidimensional de la ecuación de Poisson. La comparación de nuestros resultados con medidas experimentales muestran un gran acuerdo en todos los casos. Se demuestra que el transporte de electrones a temperatura ambiente es de carácter cuasibalístico en canales de In0.7Ga0.3As cuando su longitud es menor que 200nm, aunque la respuesta intrínseca a señales de frecuencias de THz es posible incluso para estructuras de 400nm. Asimismo, observamos características no-lineales a 300K como consecuencia del transporte balístico y efectos de carga espacial en los nanodispositivos estudiados: uniones en T y en Y, y rectificadores de cuatro terminales con un obstáculo triangular o romboidal en su interior. Igualmente, se identifica el origen del efecto kink (un aumento anómalo de la corriente de drenador a elevados potenciales aplicados en los terminales) en HEMTs: la acumulación de los huecos generados por ionización por impacto conlleva una mayor apertura del canal. Supone una degradación