search query: @keyword silicon / total: 34
reference: 7 / 34
« previous | next »
Author:Laakso, Sampo
Title:Coupled electron-hole transport phenomena in double-gate silicon
Kytkettyjen kaksidimensionaalisten elektroni- ja aukkokaasujen kuljetusilmiöt kaksihilaisissa piipohjaisissa kenttävaikutustransistoreissa
Publication type:Master's thesis
Publication year:2010
Pages:ix + 88      Language:   eng
Department/School:Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta
Main subject:Elektronifysiikka   (S-69)
Supervisor:Kuivalainen, Pekka
Instructor:Prunnila, Mika
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  931   | Archive
Keywords:two-dimensional charge carrier gases
electron-hole bilayer
Coulomb drag
bistable electron-hole gating
double-gate field-effect transistor
silicon
cryogenic temperatures
kaksiulotteiset varauksenkuljettajakaasut
elektroni-aukko-kaksikerrosrakenne
bistabiilisuus
kaksihilainen piipohjainen kenttävaikutustransistori
kruogeeniset lämpötilat
Abstract (eng): In this Thesis, coupled transport phenomena between two-dimensional electron and hole gases in double-gate silicon field-effect transistor devices are studied.
These studies are enabled by an electron-hole bilayer that is induced into 22 nm thick silicon channel by strong push-pull double-gate voltage.
We focus on two phenomena in this electron-hole bilayer system.

The first explored phenomenon is electron-hole drag effect, where momentum transfer between the electron and hole gases leads to a finite interlayer transresistance.
This so-called drag resistance is measured as a function of temperature and charge carrier density, mainly at cryogenic temperatures and from low to moderate carrier densities.
A numerical model is then applied in attempt to identify the underlying physical processes.
The results support the view that the phenomenon is caused mainly by interlayer Coulomb interactions between electrons and holes.
This is known as the Coulomb drag phenomenon.
In addition, the disorder inherent to the system is found to significantly affect the results.

The second investigated phenomenon is bistable electron-hole gating, where the hole layer acts as a gate controlling the drive current of the electron layer.
Under certain conditions, a positive feedback effect between electrons and holes occurs, and as a result we observe two stable electron layer current states corresponding to the same hole layer gating voltage, i.e., the system is bistable.
The bistahle electron-hole gating effect is further explored by varying the electron layer drive bias and also temperature.
We find that the bistabi1ity can be observed only at relatively high drive bias and at cryogenic temperatures.
Furthermore, it exhibits thermally activated behaviour.
Most important observation is that the bistability occurs always at the threshold of the hole layer depletion.
This suggests that the hole layer operates as a low-dimensional gate, the state of which is strongly affected by the carrier density and drive current of the electron layer.
Abstract (fin): Työssä tutkitaan kaksiulotteisten elektroni- ja aukkokaasujen vuorovaikutusilmiöitä kaksihilaisissa, piipohjaisissa kenttävaikutustransistoreissa.
Tämän mahdollisti elektroni-aukko-kaksikerrosrakenne, joka muodostettiin 22 nm paksuiseen piikanavaan voimakkaalla push-pull-hilajännitteellä.
Tutkimus kohdistuu kahteen tässä systeemissä havaittuun ilmiöön.

Ensimmäinen on ns. dragilmiö, jossa liikemäärän siirtyminen elektronikerrokselta aukkokerrokselle näkyy äärellisenä siirtovastuksena kerrosten välillä.
Tämä ns. drag-vastus mitataan lämpötilan ja varauksenkuljettajatiheyden funktiona, ja numeerista mallia hyödyntämällä pyritään päättelemään ilmiön taustalla olevia fysikaalisia tekijöitä.
Tulokset tukevat käsitystä jonka mukaan ilmiö aiheutuu pääosin Coulombin vuorovaikutuksesta elektronien ja aukkojen välillä.
Tämä tunnetaan Coulomb drag -ilmiönä.
Myös systeemin sisäisen epäjärjestyksen todetaan vaikuttavan merkittävästi tuloksiin.

Toinen ilmiö perustuu aukkokerroksen käyttämiseen elektronikerroksen virtaa ohjaavana hilana.
Tietyissä olosuhteissa elektronien ja aukkojen välillä tapahtuu positiivinen takaisinkytkeytymisilmiö, jonka seurauksena havaitaan kaksi stabiilia tilaa elektronikerroksen virrassa samalla aukkokerroksen jännitteellä, eli systeemi on bi-stabiili.
Ilmiötä tutkitaan edelleen muuttamalla elektronikerroksen bias-jännitettä ja lämpötilaa.
Havaitaan, että bi-stabiilisuutta esiintyy vain suhteellisen korkeilla elektronikerroksen bias-jännitteillä ja kryogeenisissä lämpötiloissa.
Tärkein havainto on, että ilmiö esiintyy aina aukkokerroksen tyhjentymiskynnyksellä.
Tämän perusteella aukkokerros voisi toimia mataladimensionaalisena hilana, jonka tilaan vaikuttaa vahvasti elektronikerroksen varauksenkuljettajatiheys ja virta.
ED:2010-11-26
INSSI record number: 41362
+ add basket
« previous | next »
INSSI