Diskussion

In diesem Kapitel wurde das bistabile Verhalten eines Feldeffekttransistors mit eingebauten Quantenpunkten untersucht. Ausgehend von experimentellen Vorlagen und den Erfahrungen bei der Modellierung von Halbleiterstrukturen mit Quantenpunkten aus Kapitel 2 wurde solch ein Transistor auf dem Rechner simuliert. Die Ergebnisse wurden auf Grundlage der experimentellen Kenntnisse eingehend diskutiert.

Es hat sich herausgestellt, daß mit Hilfe des eindimensionalen Modells aus Kapitel 1 die Hysterese in der Elektronenkonzentrations-Gatespannungs-Kennlinie nachvollzogen werden kann. Unter der Annahme, daß die Augerrekombination der Rekombinationsmechanismus ist, ergibt sich eine sehr gute Übereinstimmung mit dem Experiment.

Anhand der Rechnung kann ferner die Entstehung der Hysterese genau erklärt werden. Beim Durchfahren der Spannung wird das Quantenpunkt-Energieniveau unter das Quasi-Fermi-Niveau verschoben, die Quantenpunkte werden besetzt. Für diesen Fall ist die Dichte der freien Elektronen in der Umgebung der Quantenpunkte hoch, was zu den relativ großen Einfangraten führt. Ohne angelegte Spannung befindet sich das Quantenpunkt-Energieniveau weit über dem Quasi-Fermi-Niveau, die Dichte der freien Elektronen um die Quantenpunkte herum ist gering, was zu sehr kleinen Raten - sowohl Einfang als auch Emission - führt.

Desweiteren sind Auger-Prozeß und Phonon-assistierte Prozesse verglichen worden. Die gemessene Hysterese in der Kennlinie läßt sich sehr gut mit dem Literaturwert für den Koeffizienten der Ratengleichung beim Auger-Prozeß an Quantenpunkten reproduzieren. Eine genauso gute Übereinstimmung mit dem Experiment ergibt sich für Phonon-assistierte Prozesse nur, wenn man einen Multi-Phononen-Prozeß mit sehr kleiner Rate modelliert.

Ein Vergleich mit Messungen an hochdotierten Halbleiterstrukturen mit Quantenpunkten zeigt, daß auch hier der Auger-Prozeß, im Gegensatz zum Multi-Phononen-Prozeß, einen sehr guten Ansatz zur Erklärung der beobachteten hohen Einfangs- und Emissionsraten liefert.