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HL: Halbleiterphysik

HL 42: Elektronentheorie

HL 42.2: Vortrag

Freitag, 31. März 2000, 10:45–11:00, H14

Modellierung von Silizium-kompatiblen resonanten Tunnelbauelementen — •C. Strahberger und P. Vogl — Walter Schottky Institut und Physik Department, Technische Universität München, Am Coulombwall, 85748 Garching

Die Isolatoren CdF₂ und CaF₂ sind gute Kandidaten für Quantenbauelemente bei Raumtemperatur, da sie pseudomorph auf Si wachsen und sehr hohe Banddiskontinuitäten von mehreren eV zwischen CdF₂/CaF₂ und CaF₂/Si-Substrat bestehen. Wir präsentieren ballistische Transportrechnungen auf der Basis einer Tight-Binding Mehrkanal-Streutheorie zu resonanten Tunneldioden mit dotiertem Si bzw. Al Kontakten. Als Barrieren enthalten sie einige Atomlagen CaF₂, während als Topfmaterial CdF₂ dient, das ebenfalls Isolator ist und die gleiche Fluorit-Struktur besitzt. Wir sagen eine starke Abhängigkeit der I-V-Charakteristiken von der Orientierung des Si-Substrats voraus: Während die Rechnungen für [111]-Strukturen keinerlei negativ differentiellen Widerstand liefern, sagen sie für [001]-Orientierung mehrere ausgeprägte Resonanzen voraus. Dieses Ergebnis läßt sich anschaulich physikalisch verstehen. Inkorporiert man Grenzflächenrauigkeiten in das mikroskopische Modell, so brechen diese die Symmetrie und führen für beide Wachstumsrichtungen zu deutlichen Resonanzen. Die Ergebnisse erklären die teilweise widersprüchlichen experimentellen Daten. [Izumi et al., Jpn. J. Appl. Phys. 36 1849 (1997); Watanabe et al., Jpn. J. Appl. Phys. 38 L116 (1999)]