Yarı iletkenlerde elektrik iletkenliği, elektronik cihazlarda faydalılığını belirleyen önemli bir özelliktir. Sağlamanın doğru hesaplamaları istenen elektrik özellikleri ile malzeme tasarlamada yardımcı olur. Çeşitli yöntemler iletkenliği değerlendirmek için kullanılır, her biri farklı malzeme ve koşullar için uygundur.
Elektrik Davranışını Hesaplama Yöntemleri
En yaygın yaklaşım, yükleyicileri tarafından etkilenen ücretsiz parçacıklar olarak gören Drude modelini içerir. Bu yöntem, taşıyıcı konsantrasyonu ve mobiliteye dayalı temel bir iletkenlik anlayışı sunar. Daha gelişmiş teknikler Boltzmann taşıma denklemi içerir, çeşitli saç mekanizmaları ve enerji dağıtımları için hesaplar.
İlk kayıt hesaplamaları, yoğunluk fonksiyonel teori (DFT) gibi, atom yapılarından elektronik özelliklerini tahmin etmek için de kullanılır. Bu yöntemler hesaplamalı olarak yoğundur ancak kuantum seviyesindeki materyalin davranışına ayrıntılı bilgi sunar.
Yarı iletkenlik içinde Vaka Çalışmaları
Silikonda, iletkenlik, doping seviyelerinde önemli ölçüde değişir. N tipi doping ekstra elektronlar, artan iletkenliği sağlarken, p tipi doping de delikler yaratırken, aynı zamanda elektrik akışını da arttırır. Boltzmann taşımacılık denklemini kullanarak hesaplamalar bu varyasyonları başarıyla tahmin etmiştir.
Gallium arsenide (GaAs) silikon ile kıyasla daha yüksek elektron hareketliliğini sergiliyor. İlk kayıt yöntemleri, grup yapısını analiz etmek için kullanılmıştır, farklı sıcaklık koşulları altında daha doğru iletken tahminlere yol açtı.
Hesaplama Tekniklerinin Özeti
- Drude modeli
- Boltzmann ulaşım denklemi
- Mekanik fonksiyonel teori (DFT)