Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
атмосфере защитного газа. Характеристики изготовленных таким способом
диодов вмели высокую степень воспроизводимости, средняя по времени вольт-
амперная характеристика была качественно одинакова для всех образцов
(рис. 6.1,6). Когда высоколегированная подложка служила анодом (кривая 1
рис. 6.1,6), в диодах при напряжениях, слегка нре-
119
вышавщих 4 В, возникали обычные ганновские осцилляции. При полярности
противоположного знака (кривая 2 рис. 6.1,5) ганновские колебания не
возникали ни при каких напряжениях смещения При Uо ^ 4 В, когда ток
возрастает с ростом напряжения суперлинейно, образец служит источником
излучения с длиной волны порядка 1 мкм. Интенсивность излучения резко
возрастает с увеличением напряжения смещения. При U ^3 6 В образец
"переключался" в состояние с высокой проводимостью (S-образный тип
переключения). Такое переключение было необратимым. При противоположной
полярности смещения, соответствующей кривой i на рис. 6.1,6, излучение яе
наблюдалось вплоть до значений t/ж'Ю В.
Авторы предполагают, что выбранный ими способ нанесения металлического
контакта приводит к образованию в узкой области вблизи контакта слоя
повышенного сопротивления. Когда анодом служит металлический контакт
(кривая 2 рис. 6.1,6), этот слой способствует формированию у анода
области сильного поля. Поле в прианодной области может стать достаточным
для генерации электронно-дырочных пар, рекомбинация которых обусловливает
наблюдавшееся излучение. Так как подавляющая часть приложенного
напряжения падает в прианодной области, поле вне домена остается ниже
пороговой величины и ганновская генерация поэтому не возникает.
в работе (6] средняя по времени вольт-амперная характеристика диода Ганна
исследовалась при различных последовательно включенных с диодом
резисторах. Активной областью диода служила эпитаксиальная пленка
толщиной 10 мкм с "о=3-1015 ем-3, выращенная на высоколегированной
подложке. Площадь поперечного сечения образца составляла приблизительно
100 мкм2. Использовались сплавные Ge-Au контакты. Диод, помещенный в
волновод, соответствующий 3-ом диапазону длин волн, генерировал мощность
100 мВт в непрерывном режиме с к. п. д., равны 2,5%. (В том же диоде,
размещенном яа конце 50-0м коаксиальной линии, колебания не возбуждались.
Статическая вольт-амперная характеристика для этого случая показана на
рис. 6.1,в, кривая /. Из рисунка видно, что, когда напряжение яа образце
достигает порогового значения Ut, диод переключается из омического
состояния в другое стабильное (высокоомное) состояние, характеризующееся
большим падением напряжения и меньшим током ((N-образный тип переклю-
чения). Из рис. 6:1,в, видно также, что-когда нагрузкой служит резистор с
сопротивлением 25 Ом, то высокоомное состояние характеризуется меньшим
током, чем для 50-0м нагрузки. При увеличении напряжения до 10 В вольт-
амперная характеристика становилась S-образной. Время перехода из
омического состояния в "высокоомное" составляет около 100 пс [6].
Автор предполагает, что наблюдаемые явления служат косвенным
доказательством высказанной им несколько ранее идеи о возможности
возникновения при определенных условиях области сильного поля у анода
(см. работу f[7)J. Когда сформировавшийся домен сильного поля достигает
анода, он в зависимости от ряда условий может или исчезнуть (как это
обычно и происходит в случае, когда наблюдаются ганновские осцилляции)
или, если характерное-время изменения параметров домена
(п. 3.5.3) меньше, чем время ухода в анод, преобразоваться в стационарный
домен сильного поля у анода. В этом случае поле в остальной части образца
меньше порогового и второй домен не возникает. При дальнейшем повышении
напряжения -поле в стационарном домене у анода достигает достаточно
большой величины и возникает ударная ионизация, обусловливающая
возникновение S-образной характеристики (рис. 6.1,в).
В работе [8] было исследовано большое число образцов, изготовленных из
GaAs с концентрацией электронов при комнатной температуре 3*1014...
... 1016 см~3 и подвижностью 3000 ...
... 7000 ом2/В • с. Применяя различные способы изготовления контактов,
авторы . наблюдали, в частности, различные типы средних по времени вольт-
ампер-ных характеристик. В качестве примера в работе приводится вольт-
амперная характеристика для образца, изготовленного из GaAs с л0"Ш15 см~3
и хол-ловской подвижностью 1_1Н=а4700см2/ВХ Хс (рис. 6.1,г). При
полярности напряжения смещения, соответствующей кривой 1 на рис. 6.1,г,
осцилляции тока в резистивной цепи не возникают и образец стабилен при
любом значении Es>. Однако при подключении к резонансному контуру он
возбуждает колебания на частоте цепи во всем диапазоне частот,
исследованном в [8], т. е. от 0,1 до 8,2 ГГц*). На участке насыщения тока
зондовые измерения обнаруживают з образце область очень сильного
прикатод-
*> Поведение диодов с различными типами контактов в резонансной цепи
подробно исследовано теми же авторами в работе ![9].
