بررسي نظري تاثير "لايه مياني AlN" بر تحرك پذيري گاز الكترون دو بعدي و خواص الكترونيكي در ساختار‌هاي ناهمگون AlInN/GaN

A theoretical investigation on the effect of “AlN interlayer” on two-dimensional electron gas mobility and electronic properties in AlInN/GaN heterostructures

در اين مقاله به مطالعه نظري وابستگي دمايي (K 77-600) خواص ترابري الكتريكي گاز الكترون دو بعدي (2DEG) در ساختار ناهمگون Al(0.83)In(0.17)N/GaN در دو حالت با و بدون لايه مياني پرداخته‌ايم. نتايج تحليل ما مبتني بر انواع سازوكار‌هاي پراكندگي و قاعده ماتيسن حاكي از آن است كه در نمونه با لايه مياني تراكم دررفتگي‌ها به ميزان 2/8 برابر نسبت به نمونه بدون لايه مياني كاهش يافته و اين امر منجر به افزايش تحرك پذيري گاز الكترون دو بعدي در اين نمونه شده است. همچنين با توجه به داده‌هاي گزارش شده در دماي K 77 مربوط به تراكم گاز الكترون 2D در اين نمونه‌ها كه حاكي از افزايش تراكم الكتروني در چاه كوانتومي نمونه‌ي با لايه مياني است به تحليل داده‌ها بر پايه آمار فرمي – ديراك پرداختيم. معلوم شد كه افزايش تراكم الكتروني در چاه منجر به كاهش عرض چاه كوانتومي و در نتيجه افزايش ميدان الكتريكي داخلي مي‌شود. اين تغييرات همچنين سبب تغيير موقعيت تراز‌‌هاي انرژي و تراز فرمي در داخل چاه مي‌گردد.

In this paper, we have theoretically studied the temperature dependence of electrical transport of two-dimensional electron gas (2DEG) in Al0.83In0.17N/GaN heterostructure, in temperature range of (77–600 K), in two conditions: with and without “interlayer”. The results of our analysis based on various scattering mechanisms and Matthiessen’s rule indicate that in the sample with interlayer the dislocation density has been decreased to about 2.8 times compared with another sample without interlayer and this in turn leads to increasing the 2DEG mobility in the former sample. Also considering the reported data at 77 K, which shows it is higher in the sample with interlayer, we tried to analyze these data based on Fermi-Dirac statistics. We found that increasing the electron density in the well will tend to decrease width of the well and therefore increases the internal electric field. These variations also change the positions of electronic levels and the Fermi level inside the well.