• No results found

Numerical Study of Bloch Electron Dynamics in Wide Band-Gap Semiconductors +(1LOVVRQ

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Numerical Study of Bloch Electron Dynamics in Wide Band-Gap Semiconductors +(1LOVVRQ"

Copied!
1
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Numerical Study of Bloch Electron Dynamics in Wide Band-Gap Semiconductors

+(1LOVVRQ



$0DUWLQH]



86DQQHPR



1 Department of Information Technology and Media, Mid-Sweden University, S-851 70 Sundsvall, Sweden, Hans-Erik.Nilsson@ite.mh.se

2 Department of Solid State Electronics, Kungl. Tekniska Högskolan (KTH), Electrum, S-164 40 Kista, Sweden

3 ITN/Campus Norrköping, Linköping University, S-601 74 Norrköping, Sweden

I NTRODUCTION

q

A numerical study of the Bloch electron (hole) dynamics in 4H- SiC, 3C-SiC and wurtzite GaN is presented.

q

The calculation is based on a 3-band k ⋅p model including spin orbit interaction, where the band structure parameters have been obtained from ab initio band structure calculations.

q

The interband tunneling at different electric fields have been calculated around the maximum of the valence band structure where bands are close together in energy.

R ESULTS

q

Significant tunneling between bands occur in 4H-SiC and wurtzite GaN at an electric field as low as 10 kV/cm.

q

Interband tunneling is found to be present in 3C-SiC at an electric field of 40 kV/cm applied along the Γ-L segment.

q

A smaller energy separation between bands provides stronger tunneling (see Fig. 4. and 5.).

q

The tunneling is very weak for smooth bands while it becomes strong in regions where the curvature changes rapidly.

q

The interband tunneling is expected to influence the transport properties at

⇒ low temperatures where the average time between scattering is large.

⇒ high fields where the hole may drift long distances in k-space between scattering events.

0.05 0 0.05

0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0

Energy [eV]

4H-SiC

0.05 0 0.05

kvector [2 /a]

3C-SiC

0.05 0 0.05 Wurtzite GaN

Fig 1. K⋅p band structures. 4H-SiC and W-GaN: N⊥FD[LV is in the positive direction and NFD[LVis in the negative direction. 3C-SiC: NΓ/ is in the

negative direction and NΓ; is in the positive direction.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

0 0.5 1

time [ps]

| |2

4H-SiC 1

2 3

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

0 0.5 1

time [ps]

| |2

W GaN 1

2 3

Fig 2. Time evolution of the probability to find the hole in different bands along the c-axis close to the Γ-point. The electric field is 10 kV/cm.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0 0.5 1

time [ps]

|2

3C-SiC

α

1

α

2

α

3

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

0 0.5 1

time [ps]

|2

4H-SiC

α

1

α

2

α

3

Fig 3. Time evolution of the probability to find the hole in different bands for a drift in 3C-SiC (along the Γ-L segment) and 4H-SiC (along the c-axis). The

electric field is 40 kV/cm.

0.05 0 0.05

0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0

Normalized kvector [2 /a]

Energy [eV]

so

= 16 meV

so

= 8 meV

so

= 4 meV

so

= 0.1 meV

Fig 4. Energy dispersion along the c-axis in 4H-SiC for different spin orbit split ∆so.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

time [ps]

| |2

so

= 16 meV

so

= 8 meV

so

= 4 meV

so

= 0.1 meV

Fig 5. Time evolution of the probability find the hole in band 1 during a drift along the c-axis in 4H-SiC for different spin orbit split ∆so.

Γ Γ Γ

References

Related documents

Från den teoretiska modellen vet vi att när det finns två budgivare på marknaden, och marknadsandelen för månadens vara ökar, så leder detta till lägre

The increasing availability of data and attention to services has increased the understanding of the contribution of services to innovation and productivity in

Generella styrmedel kan ha varit mindre verksamma än man har trott De generella styrmedlen, till skillnad från de specifika styrmedlen, har kommit att användas i större

Parallellmarknader innebär dock inte en drivkraft för en grön omställning Ökad andel direktförsäljning räddar många lokala producenter och kan tyckas utgöra en drivkraft

Närmare 90 procent av de statliga medlen (intäkter och utgifter) för näringslivets klimatomställning går till generella styrmedel, det vill säga styrmedel som påverkar

I dag uppgår denna del av befolkningen till knappt 4 200 personer och år 2030 beräknas det finnas drygt 4 800 personer i Gällivare kommun som är 65 år eller äldre i

Den förbättrade tillgängligheten berör framför allt boende i områden med en mycket hög eller hög tillgänglighet till tätorter, men även antalet personer med längre än

På många små orter i gles- och landsbygder, där varken några nya apotek eller försälj- ningsställen för receptfria läkemedel har tillkommit, är nätet av