Phonon Scattering and Impact ionization for Silicon using Full Band Model at 77K

풀밴드 모델을 이용한 77K Si의 포논산란 및 임팩트이온화에 관한 연구

Phonon scattering and impact ionization models have been presented to analyze hot carrier transport in high energy region, using full band model and Fermi's golden rule. We have investigated temperature dependent properties for impact ionization process of Si using realistic energy band structures at 77K and look. The realistic full band model, obtained from the empirical pseudopotential method with local from factors, is used to calculate scattering rate. The accurate calculation of impact ionization rate requires the use of a wavevector- and frequency-dependent dielectric function ξ ( q,$\omega$). The empirical phonon scattering rate P$\sub$ph/, is given by deriving from linear function for P$\sub$ph/ versus D(E) since the phonon scattering rate is linearly depended on density of states D(E). Impact ionization rate p,, is calculated from the first principle's theory. and fitted by modified Keldysh formula having power of above 2.

포논산란과 임팩트이온화 모델은 풀밴드 모델과 페르미 황금법칙을 이용한 고에너지 영역에서 hot carrier 전송을 해석하기 위해서 제시되어 왔다. 본 연구에서는 77K와 300k에서 실제에너지 밴드 구조를 이용한 Si의 임팩트이온화 과정에 대해서 온도 의존성을 조사했다. 풀밴드 모델은 local form factors을 이용한 의사포텐셜방법에서 얻어지고, 산란율 계산에 이용된다. 정확한 임팩트이온화율 계산은 파동벡터와 주파수에 의존하는 유전함수를 필요로 한다. 포논 산란율은 상태밀도에 선형적으로 의존하기 때문에 포논산란율과 상태밀도의 비에 대한 선형함수 유도에 의해서 구해진다 임팩트이온화율 $P_{ii}$ 는 first principle's theory로부터 계산되어지고, 수정된 Keldysh 공식에 의해서 최적화되었다.