Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
точки зрения -работы реальных приборов. Действительно, при концентрации
электронов ио~Ю15 см~3 и подвижности p,i"6000 см2/В • с пороговому полю
Et~3 кВ/см соответствует плотность тока jt - 3000 А/см2 и выделяемая
мощность Р"107 iBt/cm3. Таким образом, вопросы само-разогрева в процессе
работы представляются весьма существенными. Однако в этом пункте мы не
будем касаться вопросов, связанных с саморазогревом, отложив их
обсуждение до гл. 8.
**> Объемным принято называть материал, полученный не эпитаксиальным
выращиванием, а методами Бриджмена, Чохральского, зонной плавки.
102
поставленной с глубокого донорного уровня. В области, где 'примесных
атомов, дающих глубокий уровень, больше, концентрация носителей может
оказаться при этом значительно выше, чем в остальном образце. Поле в этой
области, таким образом, окажется меньше, чем среднее по образцу поле. При
достаточно низкой температуре и достаточно интенсивной подсветке значение
поля в этой области может стать ниже значения, необходимого для
поддержания домена. Домен будет тогда рассасываться в этой области, не
доходя до анода. Частота колебаний соответственно возрастает.
Если область с повышенной проводимостью достаточно тонкая, то сумма
периодов колебаний при двух противоположных 'полярностях напряжения на
образце в условиях охлаждения и подсветки должна, очевидно, равняться
периоду колебаний при комнатной температуре. Именно это и наблюдалось в
работе [17]. Следует отметить, что в некоторой области промежуточных
температур и интенсивностей подсветки возникала ситуация, при которой
часть доменов проходила область повышенной концентрации не разрушаясь и
доходила до анода, а часть рассасывалась внутри этой области. Колебания в
этом случае утрачивали когерентность.
Интересные эффекты, связанные с локальными изменениями проводимости
вследствие подсветки, могут наблюдаться 'при освещении части образца.
Если освещается участок образца вблизи анода и интенсивность света
достаточно велика для того, чтобы заметно повысить проводимость в
прианодной области, то могут наблюдаться два эффекта.
Поскольку напряженность поля вблизи анода мала, вследствие повышенной
проводимости, домен сильного поля может теперь рассасываться при входе в
освещенную область. (В такой ситуации иногда говорят о создании светом
виртуального анода или квазианода.) При этом путь, проходимый доменом от
зарождения до рассасывания, уменьшается, а частота генерации
увеличивается. В работе 118] при освещении образца лазером (рис. 5.6)
эффективная длина образца изменялась, таким образом, от 600 до 80 мкм.
(Проводимость в освещенной части образца примерно в восемь раз превышала
темповую, хотя практически для наблюдения эффекта было достаточно
двойного или тройного повышения проводимости.) На рис. 5.6 показана
зависимость времени пробега домена от эффективной длины образца.
Наименьшая эффективная длина, при которой наблюдалась
Рис. 5.6. Зависимость времени пробега домена от длины активной
(неосвещенной) области \18\.
генерация, составляла, как видно из рисунка, 80 мкм, что соответствует
произведению п0Ь" 1,6 • 1012 см~2. Это значение в общем согласуется со
значением (n0L)\ (критерием Кремера), хотя и несколько его превышает.
Другой эффект [19] состоит в возможности возбуждать (и прекращать)
гаиновскую генерацию светом. Если к образцу приложено неизменное
напряжение, несколько меньшее, чем пороговое, то увеличение светом
проводимости в районе анода приведет к увеличению поля вблизи катода, так
что поле в районе катода может превысить пороговое значение. Это приведет
к образованию домена и возбуждению генерации. Если длительность импульса
света значительно больше, чем время пролета домена, то генерация будет
продолжаться до тех пор, пока образен освещается. Если же длительность
импульса света меньше, чем время пролета домеиа, домеи добегает до анода,
но второй домен уже не возбуждается. Таким образом, при освещении
коротким импульсом света, образец генерирует одиночный имлульс тока.
Освещение образца вблизи катода приводит к снижению напряженности поля в
прикатодной области и, как следствие, к подавлению формирования доменов
при напряжениях, больших порогового [19].
Описанные выше эффекты могут, по-видимому, найти важное техническое
применение в оптоэлектронных устройствах. Так, в [1_9] импульсы света
мощностью 0,3 мВт и длительностью
1 не обеспечивали сигнал (за счет возникновения и пробега домена)
мощностью 300 мВт па 50-0м нагрузке. Сход-
10
ные оезультаты были получены также в [20]*.
Описанные в работах [17-20] эффекты наблюдались на образцах толщиной (в
направлении светового пучка) около 10 ... 40 мкм. Диффузионная длина для
электронов LB=V~Dx при типичных значениях коэффициента диффузии D"
- '200 ,см2/с и времени жизни электронов тг^5-10"8 с равняется
приблизительно 30 мкм. Поэтому, даже если образцы освещались Не-Ne
лазером с
/\ = 6328 А (18-20], излучение которого поглощается в узком
