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用优化算法模拟计算掺杂弱耦合GaAs/AlAs超晶格的纵向输运

作　者: 李国刚
导　师: 何礼熊
学　校: 福州大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: GaAs/AlAs超晶格优化掺杂场畴电流自激振荡流体静压力
分类号: TN304
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

由超晶格中子能级之间的顺序多阱共振隧穿引起的电场畴及电流自维持振荡现象是超晶格研究的一个非常有意义的分支。本论文主要内容包括以下几个方面：运用MATLAB软件进行模拟计算的算法优化，从比较掺杂弱耦合GaAs/AlAs超晶格模拟计算的过程数据可得，不同的ode命令可求解问题的难度是不同的：针对较低难度问题，即研究固定偏压下超晶格纵向输运的求解问题(dU/dt=0)，一般首选ode45。针对较高难度问题，即研究偏压从零线性上升而且掺杂参数v较大时的超晶格纵向输运问题（dU/dt(0），一般首选ode15s。用模拟计算的方法研究了弱耦合掺杂GaAa/AlAs超晶格在时变电压下的场畴机制和固定偏压下电流自维持振荡。在时变电压下，一定掺杂的超晶格处于稳定的电场畴，U-I曲线呈现锯齿状波形。当外加电压使电流处于正微分电导区变动时，超晶格的高低电场畴之间的畴边界不发生移动，只是相应的电场强度作些调整；当外加电压使电流处于负阻区域时，超晶格将经历一个稳态到另外一个稳态的动力学转变。超晶格的负微分电导区还导致出现固定偏压下随时间变化的电流自维持振荡，振荡产生的条件依赖于其结构参数，掺杂浓度和外加偏压的大小。论文给出振幅、频率和掺杂浓度与外加偏压关系的计算结果。对宽垒和窄垒弱耦合掺杂GaAa/AlAs超晶格在流体静压力下的纵向输运进行了模拟计算，特别研究了V(F)线形对输运的影响。对于宽垒(>3.5nm)的 GaAa/AlAs超晶格，当流体静压力超过临界压力2kbar后，平台宽度随压力的升高而收缩。对于窄垒(2nm) GaAa/AlAs超晶格，U-I曲线上的平台将不随压力变窄。以上模拟计算得到的结果与实验符合得较好。

用优化算法模拟计算掺杂弱耦合GaAs/AlAs超晶格的纵向输运

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