WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

от параметра c/d. Эта зависимость позволяет из Применение этого метода, взамен традиционного возбупараметров отклика тока, полученных из эксперимента, ждения носителей светом, позволило не создавать дополполучить отношение c/d.

нительные узкозонные слои (для генерации носителей) Заметим, что при стремлении параметра c/d к нулю, и дополнительные барьеры, отделяющие их от системы т.е. в ситуации, когда носители быстро захватываются КЯ. Электронно-дырочные пары возбуждались в нелеямой, длительность спада (tdr -t0), как видно из рис. 4, a, гированной области верхнего широкозонном эмиттера стремится к величине M2. Тот же результат можно пучком электронов с энергией порядка 10 КэВ, что много получить из соображений, что каждый носитель послебольше чем энергия возбуждения электронно-дырочной довательно побывал во всех ямах.

пары. Это позволяет не учитывать вклад первичных элекИз сказанного выше вытекает следующий рецепт обтронов в отклик тока. Ток электронного зонда выбирался работки экспериментальных данных. Определив из опыта на уровне — 5·10-9 А. При таких условиях зависимость параметр (16), с помощью рис. 4, a находим отношение c/d, после чего на основании рис. 4, b определяется 2, т.е. в конечном счете время выброса из КЯ c.

Величина (16) находится из экспериментальных данных и не должна зависеть от длительности импульса генерации (t0), что может служить критерием применимости данных теоретических выражений для описания процессов релаксации в экспериментальной структуре.

Выше мы считали, что импульс генерации прямоугольный и имеет идеальные фронты, т.е. включается и выключается за времена, много меньшие, чем 1. Однако в случае, когда длительность фронта tf удовлетворяет условию 1 tf 2, можно использовать те же выражения, считая фронт импульса как последовательность бесконечно малых скачков с характерным временем 1. В этом случае процессы быстрой релаксации будут проходить за времена порядка f. Таким образом, в случае импульсов с длительностью 1 t0 2, длительность фронта tf может быть сравнима с длительРис. 5. Схематическое изображение экспериментальной струкностью импульса. При этом могут быть использованы туры.

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № Исследование транспорта носителей в системе нелегированных квантовых ям... Таким образом, первые предварительные экспериментальные результаты показали принципиальную возмоность определения характерных времен транспорта носителей в системе КЯ путем сопоставления измеренной кинетики тока с рассчитанной в соответтсвии с представленной в разд. 2–3 теорией.

Использовать для анализа метод сверхкоротких импульсов возбуждения, изложенный в разд. 5–6, для данной структуры не представилось возможным в силу не достаточно высокого соотношения сигнал–шум. Кроме того, как видно из рис. 2, b, при больших значениях c/d ”полки” на кривой тока не образуется, что существенно затрудняет измерений параметров отклика на сверхкороткий импульс возбуждения.

8. Заключение В представленной работе развита феноменологическая Рис. 6. Кинетика электронного тока через систему КЯ при теория, описывающая нестационарные процесса перенонапряжении 20 В для импульсов генерации длительностью t0 = 0.51, 1.03 и 2.08 мкс. Сплошные линии — эксперимен- са носителей в системе КЯ при коротких импульсах тальные результаты, штриховые — теоретический расчет при генерации. Предложенная теория позволяет определять 2 = 340 нс и c/d = 15.

характерные времена транспорта носителей, сопоставляя кинетику тока с теоретическим расчетом. Отдельно рассмотрен частный случай сверхкоротких исмпульсов генерации. Данный метод включет в себя процедуры проверформы отклика тока на импульс возбуждения от тока ки применимости развитой теории описания транспорта зонда пропадала при напряжениях на структуре 16–18 В.

носителей для конкретной экспериментальной системы Таким образом, можно считать, что при напряжении на КЯ. Приведены первые экспериментальные результаты, структуре больше 16–18 В процессы в области КЯ не показывающие принципиальную возможность определезависят от уровня инжекции носителей.

ния характерных времен транспорта носителей путем Измерения тока через структуру при возбуждении сравнения экспериментальных кривых с теоретическим короткими импульсами проводились при напряжении на расчетом.

структуре 20 В (что соответствовало электрическим полям в области КЯ 7 · 104 В/см) и дительностях Теоретическая часть работы была выполнена при импульса генерации t0 = 0.51, 1.03, 2.08 мкс. Поскольку поддержке фонда Volkswagen–Stiftung, экспериментальэлектронно-дырочные пары возбуждались в широкозонная — INTAS (грант INTAS-93-2687).

ном эмиттере вблизи P+-слоя, можно считать, что вынос Авторы признательны J. Gutowski и A.C. Walker за дырок происходит на много меньших временах, чем полезное обсуждение.

время выноса электронов, и ток дырок дает вклад только в быструю составляющую тока. Поэтому, ток электронов получается из кривой полного тока через структуру Список литературы путем вычитания тока дырок — импульса прямоугольной формы длительностью t0. Амплитуда вычитаемого [1] G.D. Boyd, D.A.B. Miller, D.S. Chemla, S.L. McCall, импульса получается из условия равенства количества A.C. Gossard, J.H. English. Appl. Phys. Lett., 50, 1119 (1987).

электронов и дырок. Полученный таким образом ток [2] D.A.B. Miller. Opt. Quant. Electron., 22, S61 (1990).

электронов через систему КЯ показан на рис. 6 сплошной [3] D.C. Hatchings, C.B. Park, A. Miller. Appl. Phys. Lett., 59, 3009 (1991).

линией.

[4] С.С. Кучеренко, Б.С. Рывкин, А.Я. Шик. ФТП, 29, Теоретические кривые (рис. 6, штриховые линии) бы(1995).

ли получены в соответствии с изложенной выше теорией [5] С.В. Козырев, А.Я. Шик, ФТП, 19, 1667 (1985).

путем оптимизации параметров 2 и 0/d для всех трех [6] J.A. Brum, G. Bastard. Phys. Rev. B, 33, 1420 (1986).

кривых одновременно. Наилучшее согласие с теорией [7] P.W.M. Blom, C. Smit, J.E.M. Haverkort, J.H. Wolter. Phys.

было получено при значениях параметров 2 = 340 нс Rev. B, 47, 2072 (1993).

и c/d = 15, что дает e 300 нс. Такое большое [8] A.M. Fox, D.A.B. Miller, G. Livescu, J.E. Cunningham, значение e для электронов в исследуемой структуре, W.Y. Jan. IEEE J. Quant. Electron., 27, 2281 (1991).

по-видимому, обусловлено тем, что при выбросе из КЯ [9] D.Z. Garbuzov, V.P. Evtiihiev, N.I. Katsavets, A.B. Komissarov, электрону приходится не только преодолевать потенциT.E. Kudrik, I.V. Kudryashov, V.B. Khalfin, R.K. Bauer, альный барьер, но и переходить в другую долину [11]. Zh.I. Alferov, D. Bimberg. J. Appl. Phys., 75, 4152 (1994).

5 Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № 450 А.М. Георгиевский, А.Я. Шик, В.А. Соловьев, Б.С. Рывкин, Н.А. Стругов, Е.Ю. Котельников,...

[10] С.Г. Конников, В.Е. Уманский, В.М. Чистяков, И.И. Лодыженский. ФТП, 22, 1803 (1988).

[11] F. Beltram, F. Capasso, J.F. Walker, R.J. Malik. Appl. Phys.

Lett., 53, 376 (1988).

Редактор В.В. Чалдышев Investigation of the carrier transport through a system of undoped quantum wells under short excitation pulses A.M. Georgievski, A.Ya. Shik, V.A. Solov’ev, B.S. Ryvkin, N.A. Strugov, E.Yu. Kotelnikov, V.E. Tokranov A.F. Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, 194021 St.Petersburg, Russia Present address: Centre for Chemical Physics, University of Western Ontario, London, Canada N6A 3K

Abstract

A phenomenological theory is derived to describe the carrier non-stationary transport through a system of identical undoped quantum wells upon short pulses of carrier generation.

On the basis of theoretical expressions an experimental method is proposed to determine the characteristic times of carrier escape and capture by a well. The first results are presented demonstrating the experimental possibility to determine these parameters.

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, №

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.