WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

носителей. Такое же расхождение имело место и для Представляется, что наблюдаемые токовые неустойосцилляций тока, наблюдавшихся в гетероструктурах чивости могут быть объяснены возникновением в исслеInGaAs / GaAs p-типа [16], и свидетельствовало „против“ дуемых образцах в сильных электрических полях акупредложенного механизма ОДП, связанной с простран- стоэлектрических доменов. Как уже отмечалось, GaAs ственным переносом. является пьезоэлектриком, вследствие чего имеет место С целью дальнейшего изучения условий возникнове- интенсивное взаимодействие электронов с акустическиния наблюдаемой токовой неустойчивости были выраще- ми фононами. Период осцилляций в наших образцах, ны и исследованы контрольные образцы с одиночными составляющий 1 мкс, соответствует транспортной скоквантовыми ямами и однородно легированные пленки рости 3.6 · 105 см/с, что близко к скорости распростраn-GaAs (см. таблицу). ВАХ и осциллограммы импульсов нения поперечных акустических фононов в направлетока образцов с двойными и одиночными квантовыми нии [110]. Для эффективного взаимодействия электронов ямами похожи друг на друга (ср. рис. 1 и 2). С хоро- с акустической волной необходимо, чтобы эта волна шей степенью точности совпадают пороговые значения создавала продольное электрическое поле, т. е. поле в приложенного электрического поля и плотности тока, направлении распространения волны. В GaAs и других соответствующие началу осцилляций, и периоды осцил- полупроводниках с такой же кристаллической структуляций. Таким образом, проведенные измерения показы- рой имеются всего две волны такого типа: поперечная вают, что наличие в гетероструктуре двойных квантовых волна, поляризованная вдоль кристаллографического наям практически не влияет на характер наблюдаемой правления [001] и распространяющаяся вдоль направлетоковой неустойчивости; следовательно, она не связана ния [110], и продольная акустическая волна, распрострас пространственным переносом из широких квантовых няющаяся вдоль направления [111] [17]. В GaAs скорость ям в узкие. Следует упомянуть, что осцилляции тока распространения вышеупомянутых TA-волны составляет в многослойных гетероструктурах с одиночными более 3.35 · 105 см/с, а LA-волны — 5.4 · 105 см/с [18]. В больглубокими квантовыми ямами In0.16Ga0.84As / GaAs ра- шинстве случаев имеет место возбуждение TA-волны, нее уже наблюдались в работе [17]. которая лучше взаимодействует с носителями заряда изОбразец 3518 представлял собой однородно легиро- за меньшей скорости. В работе [15] в гетероструктурах ванную пленку n-GaAs толщиной 2.5 мкм, соответствую- GaAs / AlGaAs возникновение токовых неустойчивостей щей толщине гетероструктур 3490 и 3518, с суммарной наблюдалось, когда дрейфовая скорость носителей соконцентрацией носителей примерно такой же, как и в ставляла 106-107 см/с, т. е., как и в нашем случае, образце 3490 (см. таблицу). В этом образце характер ос- превышала примерно на порядок скорость TA-волны.

цилляций тока заметно изменился по сравнению с гете- Таким образом, по аналогии с токовыми неустойчироструктурами. Несколько выросло пороговое значение востями, наблюдавшимися в работе [15], естественно приложенного электрического поля (до 450 В/см по связать наблюдаемые нами осцилляции тока в гетесравнению с 300 В/см), снизилось значение пороговой роструктурах n-InGaAs / GaAs с квантовыми ямами и плотности тока (до 1.5 А/см по сравнению с 3-4А/см), эпитаксиальных пленках n-GaAs с акустоэлектронной значит, и дрейфовой скорости. Значительно изменилась неустойчивостью. Во всех наших образцах, описанных Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. Осцилляции тока при латеральном транспорте в гетероструктурах GaAs / InGaAs с квантовыми ямами вероятности пробоя нами были использованы более короткие образцы с расстоянием между контактами около 1 мм, измерения проводились на более коротких импульсах длительностью несколько десятых микросекунды. В образце 4081 при T = 4.2 K нами впервые наблюдались токовые осцилляции двух типов [21]: низкочастотные, связанные с формированием в структуре движущихся акустоэлектрических доменов, как обычно, начинались в полях около 300 В/см; в полях 1.5 кВ/см возникали высокочастотные (около 150 МГц) осцилляции ганновского типа, соответствующие транспортной скорости электронов 1.5 · 107 см/с (рис. 3). Высокочастоные осцилляции были „промодулированы“ акустоэлектрическими колебаниями. Одновременно с появлением высокочастотных осцилляций в структурах детектировалось интенсивное длинноволновое ИК излучение. При комнатной температуре акустоэлектрические колебания не возникали и наблюдались только высокочастотные Рис. 3. Высокочастотные и низкочастотные осцилляции тока, осцилляции. В образце 4079 с меньшим легированием измеренные в образце 4081 T = 4.2K, l = 1 мм.

движущиеся акустоэлектрические домены не формировались, а в сильных полях наблюдались высокочастотные осцилляции. Относительно низкие значения приловыше, электрическое поле было приложено как раз в женного электрического напряжения (около 1.5 кВ/см направлении [110], вдоль которого GaAs легко колет- при T = 4.2K), при которых начинались ганновские ся, что „автоматически“ задавало геометрию образцов осцилляции, можно объяснить неоднородным распредеи полосковых контактов. Для проверки гипотезы об лением поля в образце при наличии движущегося либо „акустоэлектронном происхождении“ осцилляций из ге- статического акустоэлектрического домена.

тероструктур с одиночными (3732, 3734) и двойными (3735) квантовыми ямами (см. таблицу) были выколоты 4. Заключение образцы прямоугольной формы как в направлении [110], так и в направлении [100]. В образце 3732 с низким уровТаким образом, в настоящей работе измерены ВАХ и нем легирования (ns = 3 · 1010 см-2 на одну квантовую получены осциллограммы импульсов тока образцов мнояму) осцилляции почти не наблюдались. При гелиевой гослойных гетероструктур n-InGaAs / GaAs с квантовыи азотной температурах для этого образца наблюдами ямами и эпитаксиальных пленок n-GaAs с различным лось ярко выраженное насыщение ВАХ, что можно уровнем легирования. Показано, что при низких уровнях связать с формированием неподвижного прианодного легирования (Ns 6 · 1011 см-2 для гетероструктур и акустоэлектрического домена. Как видно из рис. 1 и 2, Ns 3 · 1012 см-2 для пленок GaAs) при T = 4.2 и 77 K в более сильно легированных гетероструктурах 3734, в полях порядка 300-400 В/см имеет место насыщение 3735 при приложении электрического поля вдоль наВАХ. В более сильно легированных образцах в этих же правления [110] наблюдались осцилляции тока с периоусловиях наблюдается возникновение осцилляций тока дом около 1 мкс, соответствующим транспортной скорос периодом, соответствующим транспортной скорости сти 3.5 · 105 см/с, близкой к скорости распространения (3-3.5) · 105 см/с при E [110] и примерно в 1.5 раза акустической TA-волны. Однако в образцах, выколотых большим при E [100]. Полученные результаты объясиз тех же структур вдоль направления [100], период няются возникновением в структурах соответственно осцилляций увеличился примерно в 1.5 раза. Увеличение статических и движущихся акустоэлектрических домепериода осцилляций естественно объяснить тем, что нов за счет возбуждения горячими электронами попри E [100] в кристалле по-прежнему возбуждаются перечных TA акустических волн, распространяющихся акустические волны, распространяющиеся вдоль направвдоль кристаллографического направления [110]. При ления [110] под углом 45 градусов к направлению дрейзначениях приложенного напряжения свыше 1.5 кВ/см фа электронов, что приводит к замеделению скорости в структурах развивались высокочастотные колебания, движения домена в 2 раз [19,20].

соответствующие транспортной скорости электронов Возникающее в акустоэлектрических доменах силь1.5 · 107 см/с, связываемые с образованием ганновских ное электрическое поле является, по-видимому, причидоменов.

ной поверхностного пробоя образцов, не позволяющей приложить к образцу поля напряженностью несколько Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 02киловольт на сантиметр, необходимые для реализации 02-16763), МНТЦ(проект № 2293), Министерства проразличных обсуждаемых механизмов создания инверти- мышленности, науки и технологий РФ и ФЦП „Интегрованных распределений носителей. Для уменьшения рация“.

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 58 А.В. Антонов, В.И. Гавриленко, Е.В. Демидов, Б.Н. Звонков, Е.А. Ускова Список литературы Current oscillations under lateral transport in GaAs / InGaAs quantum well [1] Z.S. Gribnikov, K. Hess, G.A. Kozinovsky. J. Appl. Phys., heterostructures 77 (4), 1337 (1995).

[2] М.С. Шур. Современные приборы на основе арсенида A.V. Antonov, V.I. Gavrilenko, E.V. Demidov, галлия (М., Мир, 1991).

B.N. Zvonkov, E.A. Uskova [3] V.Ya. Aleshkin, A.A. Andronov, A.V. Antonov, N.A. Bekin, Institute for Physics of Microstructures V.I. Gavrilenko, A.V. Muravev, S.G. Pavlov, D.G. Revin, V.N. Shastin, I.G. Malkina, E.A. Uskova, B.N. Zvonkov. Phys. of Russian Academy of Sciences Status Solidi (B), 204, 563 (1997).

603950 Nizhny Novgorod, Russia [4] V.Ya. Aleshkin, A.A. Andronov, A.V. Antonov, N.A. Bekin, Physicotechnical Research Institute of NNSU, V.I. Gavrilenko, I.G. Malkina, D.G. Revin, E.A. Uskova, 603950 Nizhny Novgorod, Russia B.N. Zvonkov. Physica B, 249–251, 971 (1998).

[5] V.Ya. Aleshkin, A.A. Andronov, A.V. Antonov, N.A. Bekin,

Abstract

Current-voltage characteristics and current pulse oscilA.V. Gavrilenko, V.I. Gavrilenko, D.G. Revin, E.A. Uskova, lograms in multilayer n-InGaAs / GaAs quantum well heterostrucB.N. Zvonkov, N.B. Zvonkov. Inst. Phys. Conf., Ser. No 162, tures and n-GaAs epitaxial layers with different doping have IOP Publishing, 1999, p. 105.

been recorded. In the structures with low doping level the [6] В.Я. Алешкин, А.А. Андронов. Письма ЖЭТФ, 68, (1998). current saturation is shown to take place at electric fields about [7] В.Я. Алешкин, А.А. Андронов, А.А. Дубинов. ФТП, 37 (2), 300-400 V/cm. In highly doped samples the origin of current 224 (2003).

oscillations has been discovered, the oscillation period being [8] В.Я. Алешкин, А.А. Дубинов. ФТП, 36 (6), 724 (2002).

corresponded to the drift velocity (3-3.5) · 105 cm/s at E [110] [9] V.Ya. Aleshkin, A.A. Andronov, A.V. Antonov, E.V. Demidov, and of about 1.5 times less at E [100]. The results obtained A.A. Dubinov, V.I. Gavrilenko, D.G. Revin, B.N. Zvonkov, are explained by formation of static and moving electro-acoustic N.B. Zvonkov, E.A. Uskova, L.E. Vorobjev, D.A. Firsov, domains in the structures. In the electric fields over 1.5 kV/cm high S.N. Danilov, I.E. Titkov, V.A. Shalygin, A.E. Zhukov, frequency Gunn-like oscillations have been observed, the oscillaA.R. Kovsh, V.M. Ustinov. Proc. SPIE, 4418, 192 (2001).

tion frequency corresponding to the drift velocity 1.5 · 107 cm/s.

[10] Р.Х. Жукавин, С.Г. Павлов, В.Н. Шастин, Б.Н. Звонков, Е.А. Ускова. Матер. совещ. „Нанофотоника“ (Н. Новгород, изд-во ИФМ РАН, 2000) с. 157.

[11] А.В. Антонов, В.И. Гавриленко, Б.Н. Звонков, Е.А. Ускова, М.Н. Винославский, П.А. Белевский, А.В. Кравченко. Матер. совещ. „Нанофотоника“ (Н. Новгород, изд-во ИФМ РАН, 2002) с. 215.

[12] В.М. Рысаков. УФН, 161 (12), 1 (1991).

[13] В.М. Рысаков. ФТТ, 39 (5), 835 (1997).

[14] Ю.К. Пожела. Плазма и токовые неустойчивости в полупроводниках (М., Наука, 1977) с. 163.

[15] N. Balkan, B.K. Ridley, J.S. Roberts. Superlat. Microstruct., 5 (4), 539 (1989).

[16] V.Ya. Aleshkin, A.A. Andronov, A.V. Antonov, N.A. Bekin, V.I. Gavrilenko, D.G. Revin, E.R. Lin’kova, I.G. Malkina, E.A. Uskova, B.N. Zvonkov. Abstracts Int. Symp. Nanostructures (St. Petersburg, Russia, 24–28 June 1996) p. 443.

[17] B.K. Ridley. Semicond. Sci. Technol., 3, 542 (1988).

[18] J. Blakemore. J. Appl. Phys., 53, R123 (1982).

[19] А.В. Антонов, А.В. Гавриленко, В.И. Гавриленко, Е.В. Демидов, Б.Н. Звонков, Е.А. Ускова, М.Н. Винославский, П.А. Белевский, А.В. Кравченко. Матер. совещ. „Нанофотоника“ (Н. Новгород, изд-во ИФМ РАН, 2003) т. 2, с. 215.

[20] А.В. Антонов, А.В. Гавриленко, В.И. Гавриленко, Е.В. Демидов, Б.Н. Звонков, Е.А. Ускова, М.Н. Винославский, П.А. Белевский, А.В. Кравченко. Изв. АН. Сер. физ. 68 (1), 68 (2004).

[21] А.В. Антонов, В.И. Гавриленко, Е.В. Демидов, Б.Н. Звонков, Е.А. Ускова. Матер. совещ. „Нанофотоника“ (Н. Новгород, изд-во ИФМ РАН, 2004) с. 195.

Редактор Л.В. Беляков Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып.

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.