NON-EQUILIBRIUM HOT-CARRIER DIFFUSION PHENOMENON IN SEMICONDUCTORS I. A THEORETICAL NON-MARKOVIAN APPROACH

Résumé
Le problème de la diffusion de porteurs chauds dans les semiconducteurs est étudié à l'aide d'une Equation de Langevin Retardée (RLE) appliquée au cas de la réponse transitoire dynamique (TDR) à un champ électrique stationnaire homogène. Une fonction de corrélation des fluctuations de vitesse non-stationnaire est définie et est reliée à un coefficient de diffusion dépendant du temps. Ceci est appliqué au Silicium type-N et les quantités intéressantes sont étudiées en fonction de l'espace et/ou du temps. Le problème de diffusion non-stationnaire est particulièrement important dans les composants à canaux ultra-courts où réponse transitoire dynamique et survitesse se manifestent.

Abstract
The problem of hot carrier diffusion in semiconductors is studied with a non-Markovian Retarded Langevin Eauation (RLE) applied to the case of carriers in the transient dynamic response (TDR) to a steady homogeneous electric field. A non-stationary velocity fluctuation/correlation function is defined and related to a time dependent diffusion coefficient. This is applied to n-type silicon and the parameters of interest are studied as a function of space and/or time. The problem of non-stationary diffusion is particularly important in very short channel devices in which TDR and velocity overshoot occur.