Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
120
пого падения потенциала. При противоположной полярности смещения (кривая
2) в образце при Е0, большем, чем значение, отмеченное на кривой кружкам,
возникали ганновские осцилляции небольшой амплитуды. Зондовые измерения
указывали на присутствие в образце области прикатодного падения
потенциала при Еа>2,5 кВ/см. Однако амплитуда поля в стационарном домене
у катода была в этом случае значительно меньше, чем при полярности,
соответствующей кривой 1 на рис. 6.1,г.
Особая 'важность типа катодного контакта была продемонстрирована в работе
[8] следующим образом. Площадь поперечного сечения образца,
характеристики которого приведены на рис. 6.1,г, была уменьшена
.приблизительно в 10 раз в районе от одного из контактов до,
приблизительно, половины образца. При этом активной областью служила
только область с уменьшенной площадью. Характер контакта, с одной
стороны, не изменился, а с другой стороны, там, где активная область
граничила с GaAs большей площади, возник "низкоомный омический контакт",
яижекция из которого была исключена. При этом, когда неизменивший-ся
контакт служил катодом (такая полярность смещения соответствовала кривой
1 (рис. 6.1,г), характер вольт-ам'перной характеристики практически не
изменился. При изменении полярности напряжения смещения "ольт-амттер-ная
характеристика была линейна вплоть до значительно больших значений
плотности тока (кривая 3 рис. 6.1,г). Ганновские осцилляции при этом не
возникали *>. Зондовые измерения показали, что у анодного контакта
существовала стационарная область сильного поля. В других* образцах со
сходным типом катодного контакта возникали ганнов-ские осцилляции тока с
большой амплитудой, причем движущийся домен зарождался >в объеме образца
на достаточно большой 'неоднородности, связан-
*> Заметим, что если определить дрейфовую скорость электронов v при Eo^Et
(кривые 1 и 2 на рис. 6.1,г), используя соотношение v = jlqtio, то можно
было бы прийти к ошибочному заключению относительно величины максимальной
дрейфовой скорости vt. (Значение vt, рассчитанное по кривой 3, равно
приблизительно 1,7 • 107 см/с, что также несколько меньше, чем истинное
значение vt в GaAs - гл. 2.) Таким образом, разброс в установленных в
ранних экспериментах значениях vt (рис. 2.7) может частично объясняться
влиянием контактов.
Катод Анод
Рис. 6.2. Распределение поля вдоль образца [10\:
1 - при напряжении на образце 0,8 В; 2 - после переключения при
напряжении на образце 14 В.
ной с флуктуацией примеси. В некоторых образцах при слабом увеличении
смещения ганновские осцилляции в образце исчезали, а у анода возникал
стационарный домен сильного поля.
'В работе [10] исследовались эпитаксиальные ганновские диоды, имевшие
форму п++-п-я+-структур (рис. 6.2). Концентрация электронов в активной
га-области составляла 3-1015 см-3. Когда контакт "+-типа служил анодом, в
образце при поле, большем 3 кВ/см, возникали обычные ганновские
осцилляции. При дальнейшем повышении напряжения образец "переключался" в
состояние с высокой проводимостью (S-образный тип переключения). При этом
колебания тока исчезали.
На рис. 6.2 показано распределение потенциала вдоль образца, измеренное с
помощью резистивного зонда при напряжении, значительно меньшем порогового
(кривая /), а также распределение потенциала вдоль образца после
переключения (кривая 2). Измерения в слабом поле указывают на то, что
концентрация электронов вблизи ге+-;контакта несколько больше, чем в
глубине активной области *>. После переключения (кривая 2) большая часть
приложенного напряжения падает в узкой области (около 5 мкм) вблизи "+-
контакта. Оценка величины поля в этом стационарном домене показывает, что
Е> >6-104 В/см (точность оценки опреде-
Наличие градиента концентрации примеси в направлении от подложки в глубь
активной области весьма характерно для диодов, полученных с помощью
эпитаксиальной технологии.
121
?, кВ/см ?,кВ/см
а 5
Рис. 6.3. Распределение поля в образце с Пй=8-10и см~3 (и.i =--7000
см2/В-с) для различных напряжений смещения [10\.
Рисунки а и б соответствуют противоположным полярностям приложенного
напряжения.
ляется разрешающей способностью зон- электронов в образце у одного из
кон-
да, равной приблизительно 1,5 мкм). тактов выше, чем в остальной
части
В остальной части образца поле не диода. Когда эта сильнолегировзнная
превышает 100 В/см. Заметим, что в от- область служила анодом, ток
в образце
личие от Б-образного типа переключе- начинал резко возрастать при
напряжения, рассмотренного в. [5], в данном слу- нии около 50 (В. -
При этом максималь-
чае переключению предшествуют ганнов- ное поле в домене было порядка
сете осцилляции, и оно не сопровожда- 2-104 В/см (рис. 6.3,а). Когда
эта же
ется необратимыми изменениями. область служила катодом, резкое зозра-
В работе {10] исследовались также стапие тока отмечалось уже при па-
образцы со значительно меиыцей ко;;- пряжении U-25 В. При этом
величина
