تعيين چگالي بارهاي زمينه در ساختارهاي AlGaAs/GaAs با استفاده از محاسبات نظري پراكندگي كولني گاز الكتروني دوبعدي

Determination of background charge density in the AlGaAs/GaAs structures using theoretical calculations of Coulomb scattering of two dimensional electron gas

در اين مقاله با مقايسه نتايج تجربي و محاسبات نظري تحرك پذيري گاز الكتروني دوبعدي در ساختارهاي دورآلاييده AlGaAs/GaAs ، چگالي بارهاي زمينه تعيين شده اند . در رشد رونشاني ساختارهاي نامتجانس وقوع ناكاملي، تهي جا و يا جانشيني ناخالصي ها امري اجتناب ناپذير است و اين عيوب عامل ظهور بارهاي زمينه (BC) و باعث پراكندگي حاملهاي آزاد و كاهش تحرك پذيري آنها مي شود . بعلاوه پراكندگي از ناخالصي هاي يونيده دور (RI) در لايه آلاييده بعد از لايه جداگر نيز مزيد بر علت است . محاسبات نشان مي دهد كه در اين سا ختارها با افزايش ضخامت لايه جداگر l s ، پراكندگي كولني گاز الكتروني از ناخالصي هاي يونيده دور (RI) كاهش، ولي پراكندگي از بارهاي زمينه (BC) افزايش مي يابد . بعلاوه با كاهش چگالي بارهاي زمينه تحرك پذيري افزايش مي يابد . از مقايسه نتايج تجربي و محاسبات نظري تغييرات µ بر حسب ls ، در مي يابيم كه چگالي بارهاي زمينه در ساختار تحت مطالعه در حد 5×10 به توان 14 ±e/cm 3 مي با شد

In this paper, the background charge density in the remote doped AlGaAs/GaAs structures has been determined using theoretical calculations of Coulomb scattering of two dimensional electron gas. The formation of incompleteness, vacancy and impurities substitution is an unavoidable issue in the epitaxially grown heterostructure and these imperfections result the background charges which scatter the free carriers and decrease their mobility. Moreover scattering from ionized impurities in doped layer (RI) after spacer is also the case. The calculations show that as the spacer layer thickness ls increases, the Coulomb scattering of the electron gas from ionized remote impurities (RI) vanishes while their scattering from background charges (BC) becomes significant. Moreover, the carrier mobility μ enhances as the background charge density decreases. From comparing the theoretical and experimental results of the variations of μ versus ls , we conclude that the background charge density in the structure under study is about 5×1014 ±e/cm3 .