ENERGY LOSS OF WARM ELECTRONS AT THE INTERFACE OF (100) SILICON MOSFETs

Résumé
Les couches d'inversion de MOSFETs au silicium dans la direction (100) à T_l ≤ 4 K ont été chauffées par des champs drain-source de l'ordre de 1 V/cm. La température électronique, déduite des amplitudes des oscillations Shubnikov-de Haas, a été étudiée en fonction de la température T_l et de la polarisation U_sb du substrat. Alors qu'à des températures de l'ordre de 4 K la température électronique change à peine avec la polarisation du substrat, elle augmente notablement avec U_sb à T_l ≤ 2 K. Cette observation ne peut pas être expliquée par les modèles habituels de relaxation d'énergie des électrons. Il est proposé que le comportement à basse température est dû aux propriétés thermiques et diélectriques anormales de la couche amorphe de SiO₂ adjacente du canal. Diverses expériences indiquent que le SiO₂vitreux peut être considéré comme un système à deux niveaux ayant de faibles énergies d'excitation.

Abstract
The electrons in inversion layers of (100) silicon MOSFETs were heated at helium temperatures with source drain fields of the order 1 V/cm. The electron temperature as derived from the amplitudes of Shubnikov-de Haas oscillations was studied as a function of lattice temperature and substrate bias U_sb. Whereas at temperatures of about 4 K the electron temperature hardly changed with substrate bias, it increased substantially with U_sb at temperatures of 2 K and lower. This observation cannot be explained by currently discussed models for the electron energy losses. It i s proposed that the low temperature behaviour arises from the anomalous thermal- and dielectric properties of the amorphous SiO₂ layer adjacent to the channel. Various experiments indicate that vitreous SiO₂ can be considered as a twolevel system with low energy excitations.