Ruido de alta frecuencia generado por electrones calientes en Gas : técnicas de simulación numérica y caracterización experimental

Abstract

En esta tesis se presenta una investigación sobre las técnicas de simulación y medida del ruido a frecuencias elevadas generado en un semiconductor de interés tecnológico, bajo condiciones alejadas del equilibrio. Se ha desarrollado un simulador que permite obtener la temperatura de ruido en GaAs homogéneo mediante el método de Monte Carlo. En este simulador se utiliza un procedimiento para optimizar la eficiencia del método, minimizando las llamadas a la rutina que genera los números aleatorios. Se ha utilizado una técnica de estimación espectral basada en el método de Máxima Entropía, y se ha demostrado que esta técnica supera en eficiencia a las técnicas convencionales basadas en la transformada discreta de Fourier cuando los espectros se aproximan a un comportamiento lorentziano. Se han realizado refinamientos a los modelos físicos de los mecanismos de dispersión para simular condiciones de alta degeneración. Entre estos refinamientos destacan la utilización del Principio de Exclusión de Pauli, la modelización de los efectos de apantallamiento en las vibraciones de la red, y la inclusión de los acoplos entre las oscilaciones del plasma generado por los electrones libres y las vibraciones de la red. Se ha desarrollado un sistema experimental para la medición del ruido a frecuencias de microondas, con el cual se han caracterizado distintas muestras de GaAs degenerado. Los resultados de estas medidas demuestran que el simulador es capaz de predecir con precisión el ruido generado por las muestras. Asimismo, el sistema desarrollado ha demostrado su versatilidad para cualificar tecnologías de fabricación de distintos dispositivos semiconductores