国際タイトル.
なし
ホットキャリア注入
物理.
「ホットエレクトロン」という言葉はキャリア密度(つまりフェルミ分布)をモデル化するときに使われる実効的な温度のことを言っており、半導体バルクの温度のことではない(暖かければホットエレクトロンの数は多くなるが、物理的には冷たくなり得る)。「ホットエレクトロン」という言葉は、半導体中の非平衡状態の電子(または正孔)を記述するために導入された。より大雑把には、この言葉はフェルミ分布によって記述できるがより高い実効的温度を持つ電子分布を記述する。この大きなエネルギーは電荷キャリアの移動度に影響し、その結果どのように半導体デバイス内を移動するかに影響する。
「ホットエレクトロン」は、正孔と再結合したりコレクターに向かって材料中を流れることはせず、半導体材料をトンネルする。その結果リーク電流が増加したり、ホットキャリアが周囲の絶縁膜の原子構造を乱して絶縁膜にダメージを与える。
ホットエレクトロンは高エネルギーの光子が半導体に衝突したとき生成する。光子のエネルギーを吸収すると電子は価電子帯から励起し電子正孔ペアを作る。電子が伝導帯を超えるのに十分なエネルギーを得た場合、ホットエレクトロンになる。ホットエレクトロンは高い実効的温度によって特徴づけられる。ホットエレクトロンは高い実効的温度をもつため非常に動きやすく、半導体を離れて周囲の材料に移動するおそれがある。
ホットエレクトロンフォノンによって消えたエネルギーは熱になり、デバイスの効率が悪化する。例えば太陽電池は、光を電気に変換する半導体の光起電力特性を利用している。ホットエレクトロン効果によって太陽電池では光エネルギーの一部が電気ではなく熱に変換して失われる。
ホットエレクトロンは、低温の縮退した半導体や金属でも一般的に生じる 。ホットエレクトロン効果を記述する多くのモデルが存在する。
トランジスタでの影響.
界面状態が作られた場合、閾値電圧が変化しサブスレッショルドスロープが低下する。これにより電流が低下し、集積回路の動作周波数が低下する。
スケーリング.
しかしIC動作時の供給電圧に比例して小さくすることは、前の世代との互換性、ノイズマージン、電力と遅れ要求、閾値電圧の非スケーリング、サブスレッショルドスロープ、寄生容量などの因子のため可能でなかった