Розрахунок рухливості електронів для напруженої наноплівки германію

На основі теорії пружності було проведено розрахунки величин відносних деформацій, які виникають в наноплівці германію, вирощеній на підкладці Ge(x)Si(1 – x) (001), в залежності від її компонентного складу. Для такої орієнтації підкладки наноплівка германію в кристалографічних напрямках [100], [010] (в площині підкладки) зазнає двохосьового стиску, а в кристалографічному напрямку [001] – одновісного розтягу. Показано, що у випадку підкладки з кремнію величини внутрішніх механічних напружень досягають 4 %. Проведені розрахунки зонної структури для напруженої наноплівки германію показують, що при збільшені величини внутрішніх механічних напружень (за рахунок збільшення вмісту Si в підкладці) чотири мінімуми Δ1 зони провідності будуть опускатися вниз, а мінімуми L1 підніматимуться вгору за шкалою енергій. При цьому валентна зона зазнає розщеплення на дві вітки, верхньою з яких стає валентна зона «важких» дірок. При вмісті Ge в підкладці менше як 60 %, в енергетичному спектрі напруженої наноплівки германію найнижчими стають чотири мінімуми Δ1 зони провідності. Проведені на основі теорії анізотропного розсіяння на акустичних фононах розрахунки рухливості електронів показують, що збільшення відносного вмісту германію в підкладці призводить до зростання рухливості електронів в наноплівці. Це пояснюється деформаційний перерозподіл електронів між чотирма мінімумами L1 з більшою рухливістю та чотирма мінімумами Δ1 з меншою рухливістю. Встановлено, що для наноплівок германію товщиною d ( 7 нм рухливість електронів не залежить від їх товщини. Одержані результати можуть бути використані при моделюванні електричних властивостей напружених наноплівок германію, на основі яких можуть бути створені різні електронні прилади сучасної наноелектроніки з прогнозованими робочими характеристиками.