基于非绝热分子动力学方法的半导体Si及金属硅化物NiSi2、CoSi2中的热化效应
介观与纳米尺度物理
2023-02-16 v1
摘要
近来，具有陡斜率亚阈值摆幅（SS）< 60 mV/decade的冷源晶体管（CSFET）已被提出，以在其弹道区克服玻尔兹曼极限。然而散射，尤其非弹性散射可能通过冷载流子热化导致严重的SS退化。本研究借助最先进的混合量子-经典非绝热分子动力学（NAMD）方法，即从理论上考察电子激发/弛豫动力学过程。混合量子-经典NAMD同时考虑载流子退相干与细致平衡，以计算半导体Si及金属硅化物（NiSi2与CoSi2）中的冷载流子热化与转移过程。获得了热化因子、弛豫时间、散射时间与散射速率对能级的依赖关系。载流子热化从低能到高能逐渐增强。从基态的部分热化以亚100 时间尺度达到热离子电流窗口。完全热化所涉及的能量区域对势垒高度敏感，即散射速率随向外散射态能量增加呈指数下降。NiSi2与CoSi2的散射速率比Si高两个数量级，源于其比硅更高的态密度。本研究可为低功耗隧穿FET以及新兴CSFET的材料设计提供启示。
引用
@article{arxiv.2302.07434,
title = {Thermalization Effect in semiconductor Si, and metallic silicide NiSi2, CoSi2 by using Non-Adiabatic Molecular Dynamics Approach},
author = {Kun Luo and Weizhuo Gan and Zhaozhao Hou and Guohui Zhan and Lijun Xu and Jiangtao Liu and Ye Lu and Zhenhua Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.07434},
year = {2023}
}
备注
14 pages, 17 figres