abstract

High speed semiconductor devices are the essential component of telecommunication systems, as they can handle analog and digital signals at high frequencies and high bit rates. In the frequency range of interest, silicon devices are inherently limited by material parameters such as inversion layer mobility and saturation velocity. Zinc Oxide (ZnO), are very good alternative options to replace silicon because of many advantages, for example, highly chemical resistance, potential for high power operation, and blue and ultraviolet optoelectronic behaviors [1]. The techniques have been developed to grow a Zn(O) polar ZnO and MgZnO layers on sapphire [2, 3]. In this study, the formation of the two-dimensional (2DEG) using a Zn(O) polar ZnMgO/ZnO heterostructure and its properties have been investigated. The relationship between polarity and device structure is discussed. However, the electrical properties have not been investigated in detail. So, we present a study the role of possible various confining potentials on the quantum properties of the 2DEG in a MgZnO/ZnO quantum well (QW). We proved that effect due to spontaneous and piezoelectrics polarization may significantly affect on 2DEG distribution, then on the electron transport properties in ZnO SFQWs.

Keywords: Nano physics, quantum well, two-dimensional electron gas, mobility, donor, band gap, exciton

Title: Confining potentials and the distributions of the electron gas in single heterostructure based on ZnO and its compound at the low temperature

TóM TắT

Các linh kiện bán dẫn tốc độ cao là thành phần chính của hệ thống kỹ thuật truyền thông vì chúng có thể điều khiển các tín hiệu số hay các tín hiệu tương tự ở tần số cao và tốc độ cao. Trong khoảng tần số cần quan tâm, các linh kiện dựa trên Si vốn đã có những giới hạn các tham số vật liệu như độ linh động ở tầng đảo và vận tốc bão hòa. ZnO là một ứng viên đáng chú ý để thay thế Si bởi những đặc tính vượt trội của nó như đặc tính hóa học ổn định, khả năng hoạt động ở công suất cao và đặc tính phát xạ bức xạ quang điện tử ở màu xanh và cực tím [1]. Nhiều kỹ thuật bán dẫn đã được phát triển để nuôi ZnO và MgZnO trên nền sapphire theo cả hai hướng phân cực O và phân cực Zn [2, 3]. Trong các nghiên cứu này sự hình thành khí điện tử hai chiều (2DEG) trong cấu trúc dị chất MgZnO/ZnO và một số đặc tính vật lý của chúng đã được đánh giá. Mối liên hệ giữa cấu trúc linh kiện và sự phân cực đã được thảo luận. Tuy nhiên, một số tính chất điện chưa được đánh giá chi tiết, đặc biệt là ảnh hưởng của phân cực lên sự hình thành 2DEG. Trong báo cáo này, chúng tôi muốn thể hiện vai trò của các thế giam giữ điện tử có thể ảnh hưởng đến đặc tính lượng tử của 2DEG trong giếng lượng tử dựa trên MgZnO/ZnO. Chúng tôi chứng minh sự ảnh hưởng của phân cực tự phát và phân cực áp điện lên phân bố của 2DEG, mà nó sẽ ảnh hưởng lên sự vận chuyển của điện tử trong các giếng lượng tử dựa trên ZnO.

Từ khóa: Vật lý nano, giếng lượng tử, khí điện tử hai chiều, độ linh động, khe năng lượng