Fenômenos não-lineares de transporte elétrico induzidos por geração-recombinação em semicondutores
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Mario Sergio de Carvalho Mazzoni
José Carlos Sartorelli
José Luiz Alves Aarestrup
José Carlos Sartorelli
José Luiz Alves Aarestrup
Resumo
Neste trabalho, estudamos modelos teóricos com vistas a explicar o comportamento nãolinear do transporte de carga em semicondutores. Nossa abordagem consistiu em realizar integrações numéricas das equações diferenciais para estudarmos a dinâmica do transporte. Para tanto, consideramos os mais importantes processos de geração e recombinação (g-r) dos portadores de carga presentes em amostras de GaAs semi-isolantes (SI) crescidas por epitaxia por feixe molecular a baixa temperatura (LTMBE): ionização por impacto (a geração) e captura assistida por campo elétrico (a recombinação). Esses dois processos foram incluídos em um modelo de equações de taxas para os processos de g-r para simular as oscilações espontâneas de corrente elétrica de baixa freqüência presentes em amostras de GaAs SI. Os resultados das simulações produziram as características específicas dos dados experimentais, sugerindo que o modelo microscópico das equações de taxas para esses processos de g-r é adequado para explicar o comportamento não-linear da corrente elétrica no circuito contendo amostras de GaAs SI. Além disso, propomos uma equação para a característica j(E) das amostras de GaAs SI crescidas por LTMBE. Esta equação incorpora os dois processos de g-r mencionados acima. Merece registro o fato de que a interpretação e a descrição do processo de recombinação, via captura assistida por campo elétrico, realizada por nosso grupo de pesquisa são contribuições para o tema aqui delineado, evidenciada através de publicações com resultados inéditos.
Abstract
In this work, we studied theoretical models to explain the non-linear behavior of the electric transport of charge carriers in semiconductors. We focused the studies in the numerical integrations of differential equations to obtain the dynamics of the electric transport. In the models, we considered the most important processes of generation and recombination (g-r) of the charge carriers in semi-insulating (SI) GaAs samples grown by low-temperature molecular-beam epitaxy (LTMBE): impact ionization (generation) and field enhanced trapping (recombination). These two processes were included in a model of rate equations for the g-r processes to simulate the spontaneous low frequency electric current oscillations presented in GaAs SI samples grown by LTMBE. The simulation results showed the specific features of the experimental data, suggesting the microscopic model of the rate equations for the g-r processes is adequate to explain the non-linear behavior of the electric current in a circuit with GaAs SI samples. In addition, we proposed an equation for the j(E) characteristics of GaAs SI samples. This equation incorporates the two g-r processes mentioned above.
Assunto
Oscilações, Oscilações não-lineares, Semicondutores, Condutividade elétrica, Física
Palavras-chave
semicondutores, Fenomenos não-lineares