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随着半导体器件尺寸的缩小以及材料从三维向二维和一维的发展,传统的宏观数值模拟方法已经不能满足研究的需要,在此领域内,基于对载流子微观输运过程详细描述的蒙特卡罗方法成为了较为常用的手段。本文应用新近发展的“二维-三维”混合蒙特卡罗方法模型对平面半导体器件中的载流子输运过程进行了详细研究。在此基础上深入探讨了弹道效应以及二维等离子体波共振效应对器件特性的影响。 本文的主要研究内容及成果有以下几个方面: (1)单通道平面纳米半导体器件研究:研究了器件内电子运动的速度、能量,证实了在器件的尺寸较小时,器件具有弹道输运现象。此时电子在器件内输运时,几乎不发生散射或是散射很少,这样我们就可以得到较高速度的电子。并且低散射能够减少电子的能量损失,这样大大提高了器件的工作效率。 (2)双通道器件工作特性研究:在单通道的基础上,对器件进行了改进,实现了粒子在双通道中的输运。并发现当两外加电压在时间上相差半个周期的奇数倍时,器件内的电流表现出了倍频现象。 (3)等离子体波共振对器件性能的影响:当改变外加电压的频率,且频率处在THz范围内时,发现此时电流并不随频率的增加而单调递减,而是在太赫兹范围内,出现了一个极值峰。我们对峰进行分析,发现是由于二维等离子体波与器件共振导致的峰。且理论计算的结果和模拟得到的结果基本吻合。 我们的研究表明,二维等离子体波的频率在太赫兹范围内对器件有影响,通过研究器件内二维等离子体波的输运特性,在很大程度上拓展了器件工作频率,并发现器件的工作频率具有对频率的敏感性。实现了二维等离子体波的双通道输运,并研究了它们之间的相互作用,实现了电流的频率加倍,可以作为实现太赫兹功能器件的一种理论依据,例如太赫兹倍频器件。