Баширов Р.Р.
Токовая неустойчивость в субмикронных баллистических каналах
Hole current instability in submicron ballistic channels
УДК: |
УДК 621.373:537.311.322 |
Аннотация: |
В работе исследовано поведение p+pp+-GaAs диода со сверхкороткой базой в режиме генерации в терагерцовом спектре. Диод представляет собой периодическую последовательность квантовых каналов, образованных чередующимися слоями шириной 8нм GaAs, разделенных селективно легированными барьерами p-AlGaAs. Квантовые состояния дырок в канале рассматривались в рамках простейшей двухзонной модели Кейна. Высота барьера бралась равной 0.5 эВ. Были исследованы устройства с длинами баз 0.055-0.15 мкм с индуктивными нагрузками в интервале 0-0.066 пгн·см. Моделирование проводилось на основе решения бесстолкновительного кинетического уравнения совместно с уравнением Пуассона и уравнением для интегрального тока в замкнутой цепи. |
Ключевые слова: |
баллистический диод, терагерцовый диапазон, отрицательная эффективная масса |
Abstracts: |
In the work, the behaviour of p+pp+-GaAs diode with short-channel p-base lD in a generation mode in ТГц spectrum is investigated. The diode represents periodic sequence of quantum channels formed by alternating GaAs layers of 8нм width, separated by selectively doped p-AlGaAs barriers. Quantum states of holes in the channel were considered within the frame of the two-band Kane's model. The barrier height has been of 0.5 eV. Devices with lengths of bases 0.055-0.15 microns with inductive loadings in the range of 0-0.066 pH·cm have been investigated. Modeling has been done on the basis of solution of the collisionless kinetic equation together with Poisson's equation and the equation for the integrated circuit. |
Keywords: |
ballistic diode, terahertz band, negative effective mass |
Авторы статьи:
БАШИРОВ Рустам Радифович |
старший научный сотрудник Института физики ДНЦ РАН |
Список литературы:
1. |
Peter H. Siegel, Terahertz Technology, IEEETrans.Microwave Theory Tech., 2002, 50, P.910. |
2. |
R. Jennifer Hwu, Dwight L. Woolard, Noninvasive detection of weapons of mass. destruction using terahertz radiation, Proc. SPIE 5070, 38 (2003); doi:10.1117/12.504297. |
3. |
Y. Watanabe, K. Kawase, and T. Ikari, Component spatial pattern analysis of chemicals using terahertz spectroscopic imaging, Appl.Phys.Lett., 2003, 85, P.800. |
4. |
T. Nozokido, J. Bae, and K. Mizuno, Terahertz Technology, IEEETrans. Microwave Theory Tech., vol. 50, Mar. 2002, P. 910-924. Ю.Л. Романов, Ю.Ю. Романов, ФТП, 2005, 39 с.162. |
5. |
H. Eisele and G. Hadad, IEEE Trans.Microwave Theory Tech., 1998, 46, P.739. |
6. |
W. Knapp, J. Lusakowski, T. Parenty, A. Cappy, V.V. Popov, M. S. Shur, Appl.Phys.Lett., 2004, 84, P.2331. |
7. |
B. Gelmont, K. Kim, and M. Shur, Monte Carlo simulation of electron transport in gallium nitride, J. Appl. Phys., 1993, 74, P. 1818. |
8. |
N. S. Mansour, K. W. Kim, and M. A. Littlejohn, Theoretical study of electron transport in gallium nitride, J. Appl. Phys., 1995, 77, P. 2834. |
9. |
U. V. Bhapkar and M. S. Shur, Monte Carlo calculation of velocity-field characteristics of wurtzite Ga N, J. Appl. Phys., 1997, 82, P. 1649. |
10. |
B. E. Foutz, S. K. OLeary, M. S. Shur, and L. F. Eastman, Transient electron transport in wurtzite GaN, InN, and AlN, J. Appl. Phys., 1999, 85, P. 7727. |
11. |
S. Krishnamurthy, M. van Schlifgaarde, A. Sher, and A.-B. Chen, Bandstructure effect on high-field transport in GaN and GaAlN, Appl. Phys. Lett., 1997, 71, P. 1999. |
12. |
C. Bulutay, B. K. Ridley, and N. A. Zakhleniuk, Comparative analysis of zinc-blende and wurtzite Ga N for full-band polar phonon scattering and negative differential conductivity, Appl. Phys. Lett., 1997, 77, P. 2707. |
13. |
J. Kolnik, I. H. Oguzman, K. F. Brennan, R. Wang, P. P. Ruden, and Y. Wang, Electronic transport studies of bulk zinc-blende and wurtzite phases of GaN based on an ensemble Monte Carlo calculation including a full zone band structure, J. Appl. Phys., 1995, 78, P. 1033. |
14. |
H. Kromer, Proposed negative-mass microwave amplifier, Phys. Rev., 1958, 109, P.185. |
15. |
H. Kromer, Negative effective masses in semiconductors, in Progress in Semiconductors, A. F. Gibson, Ed.: John Wiley, NY, 1960, 4, P. 1. |
16. |
V. I. Gavrilenko and Z. F. Krasilnik, Negative mass cyclotron resonance maser, Opt. Quantum Electron., 1991, 23, P. S323. |
17. |
N. Sano and A. Yoshii, Impact-ionization model consistent with the band structure of semiconductors, J. Appl. Phys., 1995, 77, P. 2020. |
18. |
E. Kobayashi, C. Hamaguchi, T. Matsuoka, and K. Taniguchi, Monte Carlo study of hot-electron transport in an In Ga As/In Al As single heterostructure, IEEE Trans. Electron Devices, 1989, 36, P.2353. |
19. |
M. Fischetti, Monte Carlo simulation of transport in technologically significant semiconductors of the diamond and zinc-blende structures. Part 1:Homogeneous transport, IEEE Trans. Electron Devices, 1989, 38, P.634. |
20. |
J. C. Cao, H. C. Liu, and X. L. Lei, Simulation of negative-effective-mass terahertz oscillators, J. Appl. Phys., 2000, 87, P. 2867. |
21. |
J. C. Cao, H. C. Liu, X. L. Lei, and A. G. U. Perera. Chaotic dynamics in THz-driven semiconductors with negative effective mass. Phys. Rev. B63, 2001, P.115308. |
22. |
Z. S. Gribnikov and A. N. Korshak, Ballistic injection of electrons with negative effective masses, Semiconductors, 1994, 28, P. 812. |
23. |
Z. S. Gribnikov, A. N. Korshak, and N. Z. Vagidov, Terahertz ballistic current oscillations for carriers with negative effective mass, J. Appl. Phys., 1996, 80, P. 5799. |
24. |
B. E. Cole, J. M. Chamberlain, M. Henini, T. Cheng, W. Batty, A. Wittlin, J. A. A. J. Perenboom, A. Ardavan, A. Polisski, and J. Singleton, Phys. Rev. B55, 1997,P.2503. |
25. |
B. R. Perkins, J. Liu, A. Zaslavsky, Z. S. Gribnikov, V. V. Mitin, E. P. De Portere, and M. Shayegan, Proceedings of the 11th International Symposium on Space Terahertz Technology (University of Michigan, Ann Arbor, MI, 2000), p. 573. |
26. |
Z. S. Gribnikov, A. N. Korshak, and V. V. Mitin, Int. J. Infrared Millim. Waves, 1999, 20, P.213. |
27. |
R. R. Bashirov, Z. S. Gribnikov, N. Z. Vagidov, and V. V. Mitin, Two Mechanisms of the Negative-Effective-Mass Instability in p-Type Quantum Well-Based Ballistic p+pp+-Diodes: Simulations with a Load, Appl. Phys. Lett. , 2000, 77, No. 23, P. 3785. |
28. |
R. K. Hayden, L. Eaves, M. Henini, E. C. Valadares, O. Kuhn, D. K. Maude, J. C. Portal, T. Takamasu, N. Miura, and U. Ekenberg, Semicond. Sci. Technol., 1994, 9, P.298. |
|
|