A new approach to the interband tunneling in semiconductor junctions is developed. It generalizes the traditional WKB and EMA theories, which fail in the limits of strong fields and inhomogeneous fields, respectively. The given expression for the energetic tunneling rate remains valid in both limits. In the strong field case it tends to the parabolic band EMA result, whereas for low fields with medium inhomogeneity any band structure model is possible. A Kane model is used to calculate tunneling and total I–U-characteristics for narrow gap diodes. The breakdown behaviour yields information about the electrically active doping profile

چکیده

(در این مقاله) یک روش جدید برای تونل زنی درون باندی در پیوندهای نیمه هادی ارائه می شود. این روش در واقع حالت تعمیم یافته ای از روش تئوری های قدیمی WKB و EMA می باشد که در محدودسازی میدان های قوی و میدان های غیریکنواخت ناتوان هستند. رابطه داده شده برای نسبت تونل زنی فعال در هر دو محدوده معتبر است. در حالت میدان قوی، نتیجه این روش، شبیه روش EMAی باند سهموی شکل است در حالی که در میدان های کم یا غیریکنواختی متوسط، هر نوع ساختاری برای باند ممکن خواهد بود. مدل Kane برای محاسبه مشخصه های تونل زنی و مشخصه کلی I-U در دیودهای گاف باریک مورد استفاده قرار می گیرد. رفتار شکست این دیودها، اطلاعاتی در مورد پروفیل ناخالصی فعال الکتریکی به دست می دهد.

1-مقدمه

بررسی مشخصه های I-U برای دیودهای گاف باریک نشان می دهد که در بایاس های نسبتاً کم، شکست معکوس نَرم رخ می دهد و در شکست ولتاژ نیز این مشخصه به صورت تدریجی با کاهش دما، کم می شود [1و7] که این مسئله ناشی از اثر تونل زنی درون باندی است. در مواد گاف باریک به واسطه کوچک بودن لایه تهی، میدان الکتریکی در اصل یک میدان غیریکنواخت بوده و در نتیجه استفاده از فرمول های استاندارد برای بیان پدیده تونل زنی با چگالی میدان ثابت و یا متوسط، اشتباه خواهند بود. در سال های اخیر، تحقیقات زیادی برای غلبه بر این مشکل صورت گرفته است [2 تا 7]. در بیشتر موارد، احتمال تونل زنی WKB با استفاده از فرم خاصی از سد پتانسیل محاسبه می شود یعنی با استفاده از پتانسیل پیوند شیب دار سهموی تک وجهی [2و3و4و7]. چنین مدلی در اصل از پروفیل های ناخالصی نامتقارن آشکارسازهای فتوولتائیک n+p-HgdTe نشأت می گیرد که در این پروفیل ها، کاهش عملکرد تحت شرایط بایاس معکوس را می توان بر اساس جریان های نشتی درون باندی و یا پروسه های تونل زنی عمیق بین سطح و باند، تفسیر کرد...