تعیین نوارهای ظرفیت سیلیکان و ژرمانیوم با لحاظ ناسهمی گونی به روش تحلیلی

اغلب وسـایل نیمرسـانای مهـم بر اساس انتقال حفـره به عنـوان جریان غالب حامل¬ها عمل می¬کنند. ترانزیستورهای دوقطبی، ترانزیستورهای اثر میدانی کانال p، ترانزیستورهای دوقطبی چند عنصری از این جمله¬اند. به علت تبهگنی در k =0، و برهمکنش بین نزدیکترین نوارها، وارد کردن اثر ناسهمی گونی و واپیچش در محاسبات مربوط به خواص انتقال حفره ها در سیلیکان و ژرمانیوم مهم است. این تحلیل بویژه هنگامیکه تبهگنی با در¬نظر گرفتن سه نوار متفاوت ظرفیت (حفره های سنگین، سبک و شکافتی) لحاظ شود بسیار جالب¬تر و پیچیده¬تر می¬شود. محاسبات انتقال حفره در سیلیکان با استفاده از دو رهیافت مختلف قبلا گزارش شده است؛ که اولی قله نوار ظرفیت را در یک تقریب جرم موثر ساده مدل¬سازی می کند و دومی ساختار نوار کامل را با دنبال کردن یک روش شبه پتانسیل تجربی محلی بکار می¬برد. در کار دیگری نیز که شامل نا¬سهمی¬گونی در سیلیکان بود توابع تکه¬ای جهت مطالعه دقیق ترابرد حفره بکار گرفته شد. به هرحال بکا¬ر¬گیری این روش¬ها منجر به ارائه نتایج غیر¬فیزیکی در چگالی حالت¬ها و احتمالات پراکندگی شد. در این پایان¬نامه یک مدل تحلیلی امتحان شده جهت محاسبه نوار¬های ظرفیت سه گانه si و ge ارائه می¬کنیم، که این کاستی¬ها را نداشته باشد. برای این کار از روابط پاشندگی با لحاظ دقیق نا¬همسانگردی و نا-سهمی¬گونی جهت ارزیابی تحلیلی انرژی بر حسب تابع صریحی از بردار موج استفاده کرده¬ایم. نشان می¬دهیم که بیشترین اختلاف بین انرژی حفره سنگین و سبک برای si و ge در جهت ]111 [با بیشترین مقدار تابع زاویه¬ای g(θ,ϕ) (برای si، 6822/0 و برای ge، 8504/0) و کمترین اختلاف در جهت]100 [با کمترین تابع زاویه¬ای (برای si، 1848/0 و برای ge، 6338/0) می¬باشد.