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尺寸相关的弹性常数对应变硅纳米线电学性质的影响
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O346.2[理学—固体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京210044, [2]南京信息工程大学数理学院,南京210044
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10847147); 南京信息工程大学微纳电子创新团队基金(批准号:N0575003411); 南京信息工程大学科研基金(批准号:20080296); 东南大学微电子机械系统教育部重点实验室研究基金资助的课题
中文摘要:

从Keating模型出发,基于离散化思想建立了计算单晶硅纳米线弹性常数和杨氏模量的半连续原子晶格力学模型.从微扰理论和形变势理论出发,采用有限差分方法建立了计算不同晶向应变硅纳米线价带结构的数值模型.结合上述的两个计算模型,进而应用经典弹道传输模型研究了轴向应力和弹性常数对p型硅纳米线弹道晶体管电学特性的影响.研究结果表明,硅纳米线的弹性常数和杨氏模量呈现尺寸效应,该结果与分子动力学的模拟结果具有很好的一致性.同时发现尺寸相关的弹性常数对硅纳米线晶体管输运电流的影响强烈依赖于单轴应力对输运电流的影响.根本原因在于单轴应力对硅纳米线的价带结构产生重要影响时,尺寸相关的弹性常数也随之对价带结构产生了显著的影响.

英文摘要:

Starting from the Keating model,a semi-continuum atomistic lattice model,with directly taking into account the discrete nature in width and thickness direction,is proposed to calculate the elastic constants and Youngs modulus of single crystal silicon nanowires (SiNWs). Based on the six-band k·p theory and the deformation potential concept,and taking into account the quantum-size effect and spin-orbit coupling,a numerical model for the valence band structures of SiNWs in various transport orientations is established by using the finite difference method. Then we use a top-of-the-barrier ballistic field-effect transistor (FET) model to investigate the effects of the uniaxial stress and the elastic constants on ballistic transport properties of the p-type SiNW FETs in combination with the calculation results from the two models mentioned above. It is found that the elastic constants and Youngs modulus of the SiNW are highly size-dependent,which is in good agreement with the available molecular dynamics result. Furthermore,our calculations indicate that the effect of size-dependent elastic constants on ballistic transport current of the SiNW FET strongly depends on the effect of the uniaxial stress on ballistic transport current,because when the uniaxial stress induces a significant change in valence band structures of SiNWs,the size-dependent elastic constants can obviously modify the valence band structure.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876