Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
приповерхностном слое толщиной порядка микрона, ситуация в первом
.приближении может считаться одномерной.
|В работе [21] изучалась качественно иная, трехмерная ситуация. Образец
представлял собой прямоугольный параллелепипед с размерами контактов 250
X 250 мкм и расстоянием между контактами L - 50 мкм. Удельное
сопротивление GaAs составляло 0,3 и
0,75 Ом • см. Луч Не-Ne лазера фокусировался на поверхности образца в
пятно диаметром около 10 мкм.
Освещение не оказывало -никакого влияния на ганновские осцилляции, за
исключением тех случаев, когда пятно фокусировалось в непосредственной
близости от катодного контакта. В этом случае осцилляции после достижения
порогового напряжения возникали на 150 'ггс раньше, чем в неосвещенном
образце (или в образце, освещенном в районе анода и в средней части
образна). При этом форма колебаний не менялась. Никаких промежуточных
временных сдвигов не было замечено: при перемещении пятна от анода к
катоду осцилляции либо возникали как в неосвещенном образце (в тех
случаях, когда расстояние от и-ятна до катодного контакта было больше 10
мкм), либо наблюдался временной сдвиг, равный 150 пс.
Перемещение пятна от передней грани образца к задней никакого влияния на
генерацию не оказывало. По отношению к уровню освещенности эффект также
носил пороговый характер. Для его возникновения требовалась мощность
лазера порядка 2,5 мВт; дальнейшее увеличение мощности не оказывало
никакого влияния. Описанное явление наблюдалось на всех испытанных
образцах, хотя величина временного сдвига несколько различалась от
образца к образцу. Природа эффекта не ясна, однако, как отмечается в
[21], он может найти ряд важных применений в оптоэлектронных схемах, в
частности в схемах памяти ЭВМ.
Следует обратить внимание на то, что форма ганновских колебаний тока в
обоих случаях была одинаковой. Это обстоятельство указывает, ,по-
.види;мому, на быстрое нарастание домена в направлении, перпендикулярном
электрическому полю. Действительно, когда колебания возникали на 150 пс
раньше, формирование домена могло быть индуцировано светом лишь в области
порядка диффузионной длины. Неизменность формы колебаний, однако,
указывает на то, что возникший домен быстро распространился на все
поперечное сечение образца: в противном случае форма колебаний 'должна
была бы заметно измениться. 'Вывод о быстром распространении домена 'в
направлении, перпендикулярном электрическому полю, находит также
теоретическое обоснование (см. § 5.7).
Влияние освещения на параметры генерации в значительной мере зависит
также от типа контактов [22]. В работе
Рис. 5.7. Зависимость выходной мощности от потока у-квантов для двух
ганновских диодов [23].
Для каждого диода 1 соответствует работе в контуре с согласованной на
максимальную мощность нагрузкой; 2 - работе в полосковой линии.
104
[22] при освещении светом всей поверхности образца наблюдалось уменьшение
порогового поля с увеличением интенсивности подсветки, появление
двух частот в спектре генерации, а также явление долговременной (около 3
. .. 5 с) релаксации проводимости после выключения подсветки.
5.5. Влияние гамма-излучения
Влияние "уйму4(r)1151 на свойства эпитаксиальных диодов Ганна исследовалось
в [23]. Эпитаксиальный слой GaAs с концентрацией носителей п0= =2 • 1015
см-3 был .получен методом жидкостной эпитаксии. Длина диодов равнялась 10
мкм. Частота ганновских осцилляций составляла 10,7 ГГц. Гамма-лучи с
энергиями 1,33 и '1,17 МэВ направлялись на образец через пластину из
нержавеющей стали толщиной 2 мм, так что вторичные электроны с
энергетическим пиком в области 1 МэВ находились в равновесии с -
уимутентам при его попадании на образец.
Перед облучением концентрация электронов не зависела от температуры.
После облучения потоком 'порядка 3,16- 1017 фотонов/см2 концентрация
электронов экспоненциально падала с уменьшением температуры в диапазо-
не от 330 до 77 К. Наклон температурной зависимости проводимости
свидетельствовал о появлении в зоне донор-ного уровня, находящегося на
0,13 эВ ниже дна зоны проводимости. Подвижность в слабом поле снижалась
приблизительно на 4% при комнатной температуре и на 25'% при 77 К.
Уменьшение подвижности объясняется возникновением в результате облучения
заряженных рассеивающих центров.
При заданной температуре с ростом облучающего потока "у-лучей
концентрация носителей в образцах убывает и значение отрицательной
проводимости на падающем участке уменьшается. При n9L=3-'1011 см-2
(/!0"ЗХ X Ю14 см-3) генерация прекращалась. Зависимость выходной мощности
от интегрального потока у-квантов приведена на рис. 5.7.
5.6. Влияние на эффект Ганна захвата электронов глубокими примесными
центрами
5.6.1. Введение
Одним из эффектов, которые могут существенно видоизменить эффект Ганна,
является захват электронов. В полупроводниках, в особенности
широкозонных, в запрещенной зоне, как правило, присутствует целый ряд
уровней, обусловленных глубокими примесными центрами. Захват электронов
