Меню

Температурные зависимости параметров вольт-амперной характеристики резонансно-туннельного диода

В настоящее время интерес к резонансно-туннельным структурам (РТС) вызван как с точки зрения их фундаментального исследования, так и с точки зрения большого количества возникающих возможностей для их практического применения. Преимущества использования РТС в качестве компонентов интегральных схем (ИС), где они могут дать существенный прирост производительности за счет возможности работать на больших частотах. Одним из видов таких РТС является резонансно-туннельный диод (РТД). Для построения ИС на основе РТД, необходимо знать статические и динамические параметры, в том числе вольт-амперные характеристики (ВАХ) и вольт-фарадные характеристики (ВФХ). Данная работа направлена на экспериментальное исследование характеристик ВАХ и ВФХ РТД и их зависимости от температуры.

Динамика изменения характеристик резонансного туннелирования в широком температурном диапазоне изучена слабо и ограничивается областью температур Т>77 К. Так, например, в [1, 2] представлены результаты исследования термически активированного резонансно-туннельного тока при низких уровнях напряжений, из которых было определено положение квантового уровня по отношению к уровню Ферми контакта. В [3] проведены измерения (статистических ВАХ в диапазоне Т=77-300 К, откуда затем определены температурной зависимости отношения токов пик/долина двухбарьерной резонансно-туннельной структуры AlxGa1-xAs/GaAs.

В 1974 году Чанг, Эсаки и Тсу [4] наблюдали резонансное туннелирование в двубарьерных структурах типа Ga0.3Al0.7As - GaAs - Ga0.3Al0.7As: первая с шириной барьеров 80 Å и шириной ямы 50Å; вторая с шириной барьеров и ямы по 40 Å соответственно. Высота барьеров в обоих случаях 0.4 эВ. Концентрация электронов в подложке и электродах (GaAs) n = 1018 см-3, а энергия Ферми 40 мэВ.

Они рассмотрели зависимость кондактанса от напряжения при температурах 4.2 К, 77 К и 300 К. На рис.1 представлены данные, полученные Чангом, Эсаки и Тсу для первой структуры. При комнатной температуре мы видим монотонную кривую зависимости кондактанса от напряжения, что говорит о сильном температурном размытии и подразумевает относительно малую высоту барьера. С уменьшением температуры начинают проявляться особенности зависимости кондактанса от температуры. Это говорит о том, что большой вклад в туннелирование вносят фононы. При Т=4.2 К кривая имеет схожий характер, кроме известного аномального поведения при нулевом напряжении смещения. Тот факт, что особенности полученной зависимости при гелиевой температуре сгладились, объясняется наличием структурных флуктуаций и рассеянием на примесных атомах. Ассиметричный характер зависимостей кондактанса от напряжения объясняется ассиметричностью исследуемой двухбарьерной структуры.

Рис. 1 - Зависимость кондактанса от напряжения смещения для двухбарьерной гетероструктуры

Нельзя не отметить работу Соллнера [5] и его соавторов 1983 года.

Они наблюдали резонансное туннелирование при комнатной температуре и признаки области ОДС при 200 К. Параметры образца Ga0.75Al0.25As/ GaAs /Ga0.75Al0.25As: ширина барьеров и ямы по 50 Å, концентрация доноров в яме ND2 = 1017см-3, концентрация доноров во внебарьерном GaAs ND1=ND3 = 1018см-3, высота барьеров 0.23 эВ.Так же исследовался отклик на внешний терагерцовый сигнал, вследствие чего была выявлена граничная частота при 2.5 ТГц. Эта работа показала, что резонансно-туннельный диод на двубарьерной гетероструктуре может быть хорошим терагерцовым генератором.

С момента своего появления на свет, резонансно-туннельный диод никогда не переставал быть интересным для многих физиков (бурное развитие технологии способствует получению все более и более чистых и качественных образцов). К таким ученым можно отнести Мёрфи, Эйзенштейна, Пфайфера и Веста. Прежде чем обратить внимание на их работу, связанную с температурной зависимостью [7], нужно сначала упомянуть о другой работе, которая посвящена образцу [6], в которой подробно описана исследуемая в работе [7] структура. На рис. 2 изображена схема исследуемого образца. Образец представляет собой двухямную гетероструктуру GaAs / AlGaAs / GaAs (пленки GaAs шириной в 200 Å - квантовые ямы, пленка AlGaAs в 175 Å - барьер), которая была получена методом молекулярно-пучковой эпитаксии. По краям образца вожжены индиевые контакты (на боковом разрезе на верхней вставке обозначены как «С»). Они образуют омический контакт к обеим ямам одновременно (ямы заштрихованы). Электроды “Top Gate” и “Bottom Gate” нанесены методом фотолитографии. Подавая на них отрицательный потенциал, можно добиться того, что каждый из индиевых электродов образует контакт к разным ямам. Например, отрицательный потенциал, приложенный к электроду “Top Gate” приводит к обеднению электронами той части ямы, которая находится под ним. Аналогично дело обстоит с другой ямой и электродом “Bottom Gate”. На нижней вставке рис.2 изображен вид сверху этого образца. Он сделан в форме креста. Такая форма позволяет использовать четырехконтактный метод Ван дер Пау для измерения подвижности электронов и представляется возможным определить их концетрацию при помощи эффекта Холла и Шубникова-де Гааза.

Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6

Другие статьи:

Микрофонная техника
Микрофон - это основной и важнейший из всех элементов, которые стоят между реальным акустическим звуком и его представлением на записи, поэтому важность правильного выбора микрофона трудно переоценить. Любой, кто собирается р ...

Ремонт лазерного принтера
Актуальность исследуемой темы заключается в том, что на сегодняшний момент развитие компьютерной техники привело к необходимости не только перевести большую нагрузку по оформлению документации и выполнению математических вычи ...

Принцип построения РЛС управления воздушным движением
Радиолокационные станции системы управления воздушным движением (УВД) являются основным средством сбора информации о воздушной обстановке для диспетчерского состава службы движения и средством контроля за ходом выполнения пл ...

(C) 2018 | www.techniformula.ru