Simulation of piezoresistivity inn-type single-crystal silicon on the basis of the first-principles band structure

材料科学 横截面 凝聚态物理 失真(音乐) 带隙 电子能带结构 能量(信号处理) 剪切(地质) 类型(生物学) 晶体硅 物理 复合材料 光电子学 量子力学 放大器 生态学 生物 结构工程 CMOS芯片 工程类
作者
Koichi Nakamura,Yoshitada Isono,Toshiyuki Toriyama,Susumu Sugiyama
出处
期刊:Physical Review B [American Physical Society]
卷期号:80 (4) 被引量:35
标识
DOI:10.1103/physrevb.80.045205
摘要

We have simulated the piezoresistivity in $n$-type single-crystal bulk silicon based on the first-principles electronic band structure of model structures. Our simple procedure to calculate the piezoresistance coefficients is valid qualitatively and quantitatively for carrier electron transport in the multivalley conduction-band structure of $n$-type bulk silicon; the primitive longitudinal and transverse piezoresistance coefficients originate from the energy gap between the valleys, whereas the shear piezoresistance coefficient ${\ensuremath{\pi}}_{44}$ arises from a distortion of the band energy surface in the valleys and can be presented clearly as a negative constant. The distinction between the origins of longitudinal, transverse, and shear piezoresistivity can be followed as a dependence on a carrier concentration or temperature.

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