Нестійкості струму в gaas з ударною іонізацією та тунельними ефектами - Автореферат

В наш час існує необхідність в ефективних активних елементах для використання в техніці високих частот для генерації, модуляції, управління процесами, що за своїми параметрами та характеристиками переважали б існуючі активні елементи. Пошук можливостей підвищення ефективності, розширення частотного діапазону та функціональності йде як у напрямку створення елементів, що працюють на нових явищах та ефектах, так і у напрямку використання традиційних ефектів та покращення параметрів існуючих приладів, що стало можливим завдяки досягненням в області технології виготовлення напівпровідникових структур, результатам фундаментальних досліджень про будову і властивості напівпровідникових матеріалів, що були отримані в останні роки. Граничні частоти роботи, ефективність та функціональність приладів з МПЕ можуть бути суттєво розширені при сполученні ефекту міждолинного переносу електронів (МПЕ) з ударною іонізацією та тунельними явищами при використанні складних структур, в яких ці ефекти можуть існувати одночасно. Залишилося поза увагою і питання взаємного впливу тунельного катоду і активної області та можливість одержання генерації в такій системі як за рахунок МПЕ, так і за рахунок негативної диференціальної провідності (НДП) тунельного переходу. На сьогоднішній день проаналізована робота таких структур тільки з однорідними за принципом роботи елементами, не визначені умови, при яких вони можуть одночасно виконувати свої функції, працюючи в одному колі або як елементи одного приладу.Оскільки основна частина хрому перебуває в одному зі станів, то розглядаються два випадки, коли присутній один з рівнів( основний стан хрому) та присутні два рівні (другий рівень являє собою комплекс хрому з іонізованим донором) з метою визначення ролі другого рівня у формуванні нестійкостей струму. Отримані за допомогою описаної моделі ВАХ діода демонструють безперервне зростання струму з підвищенням напруги на діоді, обумовлене підвищенням концентрації носіїв заряду й відповідають отриманим експериментально характеристикам (рис.1). Проаналізовано вплив параметрів легування на ВАХ і показано, що хоча граничне значення росту струму перебуває в межах граничного значення ефекту МПЕ, вольтамперні характеристики розглянутих структур не мають ділянок з негативною диференціальною провідністю. Виникнення коливань струму збігається по напрузі з початком зростання струму і в моделі з одним рівнем нестійкості струму виникають практично завжди. Дослідження показали, що можливе виникнення стохастичних коливань струму як в моделі з одним рівнем, так і в моделі із двома рівнями.У дисертації наведені результати дослідження нестійкостей струму, що виникають в діодах з МПЕ на основі арсеніду галію в сильних електричних полях при існуванні в ньому нейтральних компенсуючих центрів і нестійкостей струму в діодах з міждолинним переносом електронів і ефектами тунелювання та резонансного тунелювання. Використання компенсованого матеріалу дозволяє створити діоди з керованими характеристиками та генератори на їх основі. Використання тунельних катодів дозволяє скоротити в діоді величину області початкового розігріву електронів та підвищити ефективність його роботи. Показано, що в умовах повної або часткової компенсації донорів при наявності глибоких центрів захоплення в діодах на основі GAAS можливе виникнення високочастотних нестійкостей струму, повязаних з розвитком ударної іонізації. Показано можливість розширення частотного діапазону роботи діодів за рахунок помноження частоти, а також при використанні звязки діодів з НДП, що формуються тунелюванням та міждолинним переносом електронів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ