Monte Carlo 시뮬레이션을 이용한 Si 임팩트이온화계수의 온도 및 전계 특성

The Temperature- and Field-dependent Impact ionization Coefficient for Silicon using Monte Carlo Simulation

임팩트이온화는 고전계하에서 고에너지를 지닌 캐리어간 산란으로써 전자전송해석에 필수적인 요소이다. 임팩트이온화율 계산은 풀밴드 E-k관계와 페르미의 황금법칙을 이용하였다. 본 연구에서는 풀밴드 Monte Carlo 시뮬레이션을 이용하여 온도 및 전계에 대한 Si 임팩트이온화계수를 조사하였다. 임팩트이온화 모델에 의해서 계산된 look의 임팩트이온화계수는 실험값과 잘 맞았다. 온도상승에 따른 임팩트이온화계수와 전자의 에너지는 포논산란의 emission 모드의 증가 때문에 감소함을 알 수 있었다. 임팩트이온화계수의 대수는 온도와 전계에 대한 선형함수로 fitting 되었다. 이 선형함수의 오차는 5%이내이다. 결과적으로 임팩트이온화계수의 대수는 선형적으로 온도와 전계에 의존함을 알 수 있었다.

The impact ionization(I.I.) is necessary to analyze carrier transport properties under the influence of high electric field. The full band I-k relation and Fermi's golden rule are used for the calculation of impact ionization rate. We have investigated the temperature- and field-dependent impact ionization coefficient for silicon using full band Monte Carlo simulation. The impact ionization coefficients calculated by our impact ionization model are agreed with experimental data at look. We know that impact ionization coefficients and electron energies are decreasing along increasing temperature due to increase of phonon scattering, especially by emission. The logarithm of impact ionization coefficients are fitted to linear function for temperature and field. The residuals of linear function are within the error bound of 5%. We know logarithmic impact ionization coefficients are linearly dependent on temperature and field.