doi: 10.11113/jt.v50.170
Numerical Analysis Of Carrier Statistics In Lowdimensional Nanostructure Devices
Abstract
Statistik pembawa bagi dimensi–bawah strukturnano adalah diperjelaskan. Ketumpatan kawasan (DOS) adalah bersamaan dengan λDd, di mana d ialah dimensi bagi strukturnano dan λD ialah gelombang De–Broglie bersamaan dengan kamiran Fermi–Dirac yang merangkumi statistik pembawa bagi semua tahap kemerosotan. Pada regim tak–merosot, hasil kajian menunjukkan pengreplikanan apa yang ditafsirkan dari statistic Boltzman. Akan tetapi, pada regim merosot hasilan adalah berubah–ubah. Hasilan bagi semua dimensi telah dianalisis secara berangka dan dibandingkan bagi kesemua tiga arah Cartesian. Dengan menggunakan DOS yang sepadan, kepekatan pembawa pada semua dimensi telah didapati berdasarkan statistik Fermi – Dirac. Tenaga Fermi yang berlandaskan hujung jalur adalah berfungsi kepada suhu yang tidak bergantung pada kepekatan pembawa pada regim tak–merosot. Di regim merosot yang tinggi, tenaga Fermi adalah berfungsi kepada kepekatan pembawa bersesuaian dengan dimensi tersebut tetapi tidak bergantung pada suhu.
Kata kunci: Statistik pembawa; kepekatan pembawa; peranti satu–dimensi; pembawa merosot dan tak merosot
The carrier statistics for low–dimensional nanostructure is elaborated. The density of state (DOS) is proportional to λDd where d is the dimensionality of the nanostructure and λD is the De–Broglie wavelength proportion of Fermi–Dirac (FD) integral that covers the carrier statistics to all degeneracy level. In the non-degenerate regime the results replicate what is expected from the Boltzmann statistics. However, the results vary in degenerate regime. The results for all dimensions are numerically analyzed and compared for all three Cartesian directions. With appropriate DOS, the carrier concentration in all dimensions is obtained based on the FD statistic. Fermi energy with respect to band edge is a function of temperature that is independent of the carrier concentration in the non–degenerate regime. In the strongly degenerate regime, the Fermi energy is a function of carrier concentration appropriate for given dimensionality, but is independent of temperature.
Key words: Carrier statistics; carrier concentration; one dimensional devices; degenerate and nondegenerate carrier