Modeling carrier trapping at semiconductor/dielectric interfaces based on first-principles calculations of nonradiative capture
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Le résumé fourni par la source
We demonstrate a quantitative framework to evaluate a nonradiative capture process with multiphonon emission in a semiconductor/dielectric heterostructure, mediated by a tunneling process. In addition to evanescent tunneling decay, the presence of an internal electric field modifies the relative energy depth of the carrier trap depending on the distance, modulating the overall capture behavior. We quantitatively derive the capture rate based on the parameters of the device structure (gate voltage, threshold voltage, dielectric material thickness, and temperature). We benchmark the formalism for the case of a Si/SiO2 heterostructure, using an isolated Si dangling bond in α-quartz as a prototype defect in silica. We find that the calculated capture coefficients show a nonmonotonic trend as a function of distance of the defect from the interface, due to countervailing trends in capture barrier and wave-function decay. The predicted capture rates are in reasonable agreement with experimentally measured capture time constants, showing promise for the application of this compact model.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Modeling carrier trapping at semiconductor/dielectric interfaces based on first-principles calculations of nonradiative capture
- Date Crossref
- 10/02/2025
- Éditeur
- AIP Publishing
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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University of California Materials Department pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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United States Naval Research Laboratory pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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ON Semiconductor (United States) pays non établi dans la noticeEntreprise
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Samsung (United States) pays non établi dans la noticeEntreprise
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Samsung Semiconductor (United States) pays non établi dans la noticeEntreprise
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U.S. Naval Research Laboratory 3 pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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TCAD Laboratory pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Materials Department — University of California, United States Naval Research Laboratory et ON Semiconductor (United States), avec 4 autres affiliations.
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