Влияние квантового эффекта на толщину инверсного слоя

После достижения сильной инверсии плотность инверсного заряда быстро повышается, и модель треугольной потенциальной ямы, которая не учитывала инверсный заряд, более не справедлива. Если расстояние между минимальными энергиями самой нижней и первой возбужденной подзонами достаточно велико, так что только нижняя подзона занята, может быть получено приближенное выражение для среднего расстояния электронов от поверхности [6]

, (9.5.1)

где − комбинация заряда обеднения и инверсного заряда на единицу площади в канале.

Рис. 9.7 показывает сравнение толщин классического и квантового инверсного слоев в зависимости от эффективного нормального поля, определяемого выражением (4.1.1)[2]. Квантовое значение больше, чем классическое значение примерно на 10-12Å для широкого диапазона легирования канала (однородного) и эффективных полей. Это приводит к деградации емкости инверсного слоя и, следовательно, компоненты емкости инверсного слоя в емкости затвора, . Эффективно квановомеханический эффект добавляет или 3-4Å к , вызывая уменьшение рабочего тока и крутизны в МОПТ с тонким окислом.

Рис. 9.7. Расчет квантовомеханической и классической толщин инверсного слоя в зависимости от эффективного нормального поля для некоторых концентраций примеси [1].