Efficient calculation of lifetime based direct tunneling through stacked dielectrics

Abstract

We present the efficient simulation of lifetime based tunneling in CMOS devices through layers of high-κ dielectrics which relies on the precise determination of quasi-bound states (QBS). The QBS are calculated using the perfectly matched layer (PML) method. Introducing a complex coordinate stretching allows artifical absorbing layers to be applied at the boundaries. The QBS appear as the eigenvalues of a linear, non-Hermitian Hamiltonian where the QBS lifetimes are directly related to the imaginary part of the eigenvalues. The PML method turns out to be an elegant, numerically stable, and efficient method to calculate QBS lifetimes for the investigation of direct tunneling through stacked gate dielectrics.

Bound-to-continuum absorption with tunneling in type-II nanostructures: a multiband source-radiation approach

“…In other words, these layers approximate the outgoing-wave BC and play the role of open spaces. They have also been adopted in calculations of electronic tunneling rates (imaginary parts of complex eigenenergies) for resonant tunneling diodes [7] and metal-oxide-semiconductor junctions [8], from which carriers escape without returning. In addition, these setups were utilized in the (magneto-) excitonic absorption within the two-band model [3,9,10].…”

“…This effect results in various Fano resonances [11], of which their magnitudes determine absorption strengths, and spectral widths and skewness of their lineshapes reflect tunneling rates (coupling strengths) and interferences between the absorptions corresponding to metastable and continuum states. Unlike electronic cases [7,8], the absorption and tunneling are not separable now and need to be considered simultaneously.…”

Determining bound states in a semiconductor device with contacts using a nonlinear eigenvalue solver

“…Li et al [9] extends the approach of Taylor et al to bound states anywhere in the spectrum. Frensley and Bowen et al [10][11][12][13] have previously presented methods to calculate the resonant states for a 1D system with contacts.…”

Ανάπτυξη Και Μελέτη Καινοτόμων Πολαριτονικών Διατάξεων

“…Το τ 3 tun για τα ηλεκτρόνια συμπίπτει με το τ e esc και αντίστοιχα το τ 1 tun για τις οπές συμπίπτει με το τ h esc δώσουμε ενδεικτικά κάποιες τιμές οι οποίες προήλθαν είτε από υπολογισμούς είτε από τη βιβλιογραφία για τιμή ηλεκτρικού πεδίου 18kV /cm (Πίνακας 6.1), για την οποία η διαφορά ενέργειας μεταξύ των πρώτων σταθμών των ηλεκτρονίων γίνεται ίση με ένα οπτικό φωνόνιο (LO phonon), ξεκινώντας έτσι την ανακατανομή φορτίου στη δομή. Για τις συνθήκες αυτές, όπως παρατηρήθηκε, έχουμε τ e LO ≈ 10ns για τη μεταφορά σε διπλανό πηγάδι [115], [116], τ 1→2,e tun ≈ 60ms, τ 2→3,e tun ≈ 30ms και τ e esc ≈ 40ms [117], [118], ενώ ο ακτινοβολητικός ρυθμός για το εξιτόνιο είναι τ X rad ≈ 0.3ns [119]. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για μείωση της σειριακής αντίστασης των DBRs.…”