AC Transport in Short n+nn+ Layers

Abstract

The admittance of n+nn+ semiconductor structures is studied by solving self-consistently the Poisson equation, the continuity equation, and the linearized Boltzmann equation in the relaxation time approximation for a spatially inhomogeneous electron system. Exact numerical results and an approximate, analytical solution are presented. In addition to the normal bulk admittance and the geometric capacitance of the central n region, the equivalent circuit of the structure consists of contact contributions, the magnitude of which depends on the length of the n region L. At low frequencies the effect of the contacts is to induce a conductance Gc, and a capacitance Cc, in parallel with Gc, in the equivalent circuit. On the other hand, above the plasma frequency of the n region the contact admittance vanishes because of the shunting of the capacitive elements. Die Admittanz von n+nn+-Halbleiterstrukturen wird durch selbstkonsistentes Losen der Poisson- gleichung, der Kontinuitatsgleichung und der linearisierten Boltzmanngleichung in der Relaxationszeitnaherung fur ein raumlich inhomogenes Elektronensystem untersucht. Exakte numerische Ergebnisse und eine analytische Naherungslosung werden angegeben. Zusatzlich zur normalen Volumenadmittanz und der geometrischen Kapazitanz des zentralen n-Bereichs, besteht das Ersatzschaltbild aus Kontaktbeitragen, deren Grose von der Lange L des n-Bereichs abhangt. Bei niedrigen Frequenzen besteht der Einflus der Kontakte in der Induzierung eines Leitwerts Ge, und einer Kapazitanz Ce, parallel zu Ge, im Ersatzschaltbild. Andererseits verschwindet die Kontaktadmittanz oberhalb der Plasmafrequenz des n-Bereichs aufgrund der Uberbruckung der kapazitiven Elemente.