Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
незначительно возрастает приблизительно пропорционально давлению. (Рост
сопротивления обусловлен уменьшением подвижности электронов в <000>
долине, составляющей приблизительно
^Э'6'10'6 см2/кг [13]).
'В диапазоне давлений 28 кбар<Р< <42 кбар величина р/р0 резко
увеличивается с ростом давления в результате перехода носителей в долину
тяжелых электронов. При Р>42 кбар наступает насыщение, что, по-видимому,
свидетельствует о том, что все электроны находятся в <100> долине. Если
число электронов в зоне проводимости не меняется с давлением *\
подвижность электронов в <100> долине в слабом поле fJ-2 может быть
найдена просто как № = Цгро/р max- По данным [12] (рис, 5.5) р.2 =
(,10О>±25) см2/'В-с.
Очевидно, что определение зависимости р (Е) в дг-GaAs при Р S3 42 кбар
позволило бы непосредственно определить зависимость подвижности
электронов or поля в верхней долине. К сожалению, до настоящего времени
такой эксперимент не был проделан, хотя он, несомненно, представляет
значительный интерес.
Следует заметить, что если величина А известна, то из зависимости р/ро
(Р) может быть определено отношение плотностей состояний в верхней и
нижней долинах N2/Ni. Такого рода расчет, однако, не очень надежен, так
как получаемая величина сильно зависит от Д. Изменение Д от 0,36 до 0,38
эВ меняет рассчитанное значение Лг2/Л;; от 119 до 227 [12].
*> Если концентрация электронов в зоне проводимости определяется
глубокими донорными уровнями, то концентрация будет меняться из-за
изменения с давлением расстояния между дном зоиы проводимости и глубоким
уровнем.
101
5.3. Влияние температуры *)
К настоящему времени эффект Ганна наблюдался в GaAs диапазоне температур
приблизительно от 77 до 500 К. С изменением температуры существенно
меняются характеристики материала, описывающие явления переноса в сильном
поле, в частности зависимость v(E). Этот вопрос уже обсуждался в гл. 2
(см. также работу ![14]).
Другая группа температурных эффектов проявляется главным образом в
объемном материале **>, в котором концентрация электронов в зоне
проводимости. как правило, контролируется глубокими донорными уровнями.
Это приводит к экспоненциальной зависимости концентрации от температуры.
Таким образом, при охлаждении образцов, изготовленных из объемного
материала, параметр п0Ь даже при небольшом изменении температуры может
упасть до величины, меньшей (no'L)i, и ганновская генерация станет невоз-
можной. (Заметим, что именно такой способ стабилизации был использован
при зондовых измерениях Тимом [15].) При дальнейшем охлаждении может
оказаться выполненным критерий (1.19) и образец на всех частотах, включая
пролетную, будет обладать положительным дифференциальным сопротивлением
[15].
'В эпитаксиальном материале концентрация электронов в зоне провод ь мости
контролируется, как правило, мелкими донорными уровнями, полностью
ионизированными уже при 77 К. В связи с этим влияние температуры на
эффект Ганна в эпитаксиальных образцах оказывается значительно слабее.
Сильное влияние на эффект Ганна может оказывать также зависимость от
температуры коэффициента захвата электронов на центры. Вопросы, связанные
с таким захватом, будут рассмотрены в ¦§ 5.6.
5.4. Влияние освещения
Влияние освещения на эффект Тайна существенно зависит от того, освещается
ли весь образец или только его часть. При освещении всего образца, если
энергия кванта света больше, чем ширина запрещенной зоны, то генерируемые
светом носители распределяются по образцу равномерно. При этом (если
концентрация созданных светом электронов достаточно велика и сравнима с
концентрацией их в неосвещенном образце) уменьшается относительная
неравномерность в распределении электронов по образцу, связанная с
неоднородным профилем легирования. Это может привести к улучшению
когерентности -и возрастанию амплитуды гач-новеких колебаний. Такой
эффект описан в работе [16].
Охлаждая образцы и одновременно освещая их светом с энергией кванта,
соответствующей расстоянию между глубоким донорным уровнем и дном
зоны проводимости, Сьюэлл и Ботнер [17] наблюдали резкое увеличение
частоты ганновских осцилляций. Этот эффект связан с наличием в образцах
области с повышенной концентрацией примесных центров, дающих глубокий
донорный уровень. При температурах, близких к комнатной, подавляющая
часть электронов поступает в зону проводимости с более мелких уровней-.
При этом концентрация электронов в области с повышенной плотностью
примесных центров лишь немного больше, чем средняя концентрация по
образцу. (Когда домен -проходил через эту область, наблюдался небольшой
всплеск тока.) (см. 1.14).
'Когда образец охлаждается, концентрация электронов, поступивших в зону с
относительно мелких уровней, быстро уменьшается. С другой стороны,
благодаря освещению относительно большая часть электронов оказывается
*1 Изучение влияния температуры на эффект Г анна представляет
значительный интерес не только с точки зрен-ия физики эффекта, но и с
