DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347019060025
Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ по подписке
Компонента переменного электрического поля в пленке n–GaN вдоль координаты у

Возбуждение коротких электрических моноимпульсов в пленках нитридов при отрицательной дифференциальной проводимости

Светлана Владимировна Кошевая, Владимир Всеволодович Гримальский, Д. Эскобедо-Алаторре, Маргарита Текпойотль-Торрес

Аннотация


Теоретически исследовано возбуждение коротких электрических моноимпульсов волн пространственного заряда с широким частотным спектром, лежащим в терагерцовом диапазоне, в пленках нитридов. Возбуждение этих импульсов с длительностями ≤5 пс с высокими пиковыми значениями электрических полей возможно в пленках n–GaN или n–InN субмикронных толщин при наличии отрицательной дифференциальной проводимости. При моделировании нелинейной динамики импульсов учтена нелокальная зависимость дрейфовой электронной скорости от средней электронной энергии. Указаны оптимальные значения приложенных постоянных электрических полей и равновесной концентрации электронов для возбуждения моноимпульсов. Динамика моноимпульсов слабо зависит от ширины пленки, а также от величины и формы входных возбуждающих импульсов. Короткие электрические моноимпульсы отличаются от доменов сильного электрического поля в диодах Ганна на объемных кристаллах с отрицательной дифференциальной проводимостью.

Ключевые слова


пленка нитридов; отрицательная дифференциальная проводимость; волна пространственного заряда; электрический моноимпульс

Полный текст:

PDF

Литература


Lee, Yun-Shik. Principles of Terahertz Science and Technology. N.Y.: Springer, 2009. 340 p. DOI: http://doi.org/10.1007/978-0-387-09540-0.

Perenzoni, M.; Paul, D. J. (eds.). Physics and Applications of Terahertz Radiation. N.Y.: Springer, 2014. 255 p. DOI: http://doi.org/10.1007/978-94-007-3837-9.

Song, Ho-Jin; Nagatsuma, Tadao (eds.). Handbook of Terahertz Technologies: Devices and Applications. CRC Press, Boca Raton, FL, 2015, 585 p. URI: https://www.crcpress.com/Handbook-of-Terahertz-Technologies-Devices-and-Applications/Song-Nagatsuma/p/book/9789814613088.

Carpintero, G.; Garcıa Munoz, L. E.; Hartnagel, H. L.; Preu, S.; Räisänen, A. V. (eds.). Semiconductor Terahertz Technology: Devices and Systems at Room Temperature Operation. N.Y.: John Wiley & Sons, 2015. 386 p. DOI: http://doi.org/10.1002/9781118920411.

Nakasha, Y. “Foreword,” IEICE Trans. Electronics, Vol. E98.C, No. 12, 2015. DOI: https://doi.org/10.1587/transele.E98.C.1058.

Вакс, В. Л.; Бирюков, В. В.; Кисиленко, К. И.; Панин, А. Н.; Приползин, С. И.; Раевский, А. С.; Щербаков, В. В. “Системы беспроводной связи терагерцового частотного диапазона,” Журнал радиоэлектроники, № 12, С. 1–9, 2018. DOI: http://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.12.4.

Лукин, К. А.; Максимов, П. П. “Терагерцовые автоколебания в инжекционном p-n-переходе с постоянным обратным смещением,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 53, № 8, С. 16–22, 2010. URI: http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347010080029.

Pearton, S. J.; Zolper, J. C.; Shul, R. J.; Ren, F. “GaN: processing, defects, and devices,” J. Appl. Phys., Vol. 86, No. 1, p. 1-79, 1999. DOI: https://doi.org/10.1063/1.371145.

Jain, S. C.; Willander, M.; Narayan, J.; Van Overstraeten, R. “III-nitrides: Growth, characterization, and properties,” J. Appl. Phys., Vol. 87, No. 3, p. 965-1006, 2000. DOI: https://doi.org/10.1063/1.371971.

Gruzhinskis, V.; Shiktorov, P.; Starikov, E.; Zhao, J. H. “Comparative study of 200-300 GHz microwave power generation in GaN TEDs by the Monte Carlo technique,” Semicond. Sci. Technol., Vol. 16, No. 8, p. 798-805, 2001. DOI: https://doi.org/10.1088/0268-1242/16/9/311.

Lü, J. T.; Cao, J. C. “Terahertz generation and chaotic dynamics in GaN NDR diode,” Semicond. Sci. Technol., Vol. 19, No. 4, p. 451-456, 2004. DOI: https://doi.org/10.1088/0268-1242/19/3/028.

Тимофеев, В. И.; Семеновская, Е. В.; Фалеева, Е. М. “Электротепловой анализ мощных субмикронных полевых гетеротранзисторов на основе нитрида галлия,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 59, № 2, С. 23–32, 2016. DOI: https://doi.org/10.20535/s0021347016020035.

Шеремет, В. Н. “Особенности формирования и свойства омических контактов к n–GaN(AlN) и синтетическому алмазу,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 56, № 10, С. 42–56, 2013. DOI: https://doi.org/10.20535/s002134701310004x.

Коколов, А. А.; Бабак, Л. И. “Методика построения и верификация нелинейной модели EEHEMT для GaN HEMT транзистора,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 58, № 10, С. 3–14, 2015. DOI: https://doi.org/10.20535/s0021347015100015.

Levinshtein, M.; Rumyantsev, S.; Shur, M. “Properties of advanced semiconductor materials: GaN, AlN, InN,” 216 p. N.Y.: Wiley, 2001. URI: http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/GaN/.

Grimalsky, V.; Koshevaya, S.; Moroz, I.; Garcia-B., A. “Influence of nonlocality on amplification of space charge waves in n-GaN films,” Proc. of Int. Symp. on Phys. and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves, 21-26 June 2010, Kharkov, Ukraine. IEEE, 2010, p. 1-4. DOI: https://doi.org/10.1109/msmw.2010.5546135.

Grimalsky, V.; Koshevaya, S.; Tecpoyotl-T., M.; Diaz-A., F. “Influence of nonlocality on amplification of space charge waves in n-GaN films,” J. Electromagn. Analysis Appl., Vol. 3, No. 2, p. 33-38, 2011. DOI: https://doi.org/10.4236/jemaa.2011.32006.

Foltides, E. J.; Grimalsky, V.; Koshevaya, S.; Escobedo-Alatorre, J. “Amplification of space charge waves in n-InN films of THz range,” Proc. of IEEE MTT-S Latin America Microwave Conf., LAMC-2016, 12-14 Dec. 2016, Puerto Vallarta, Mexico. IEEE, 2016, p. 1-3. DOI: https://doi.org/10.1109/lamc.2016.7851269.

Hadi, W. A.; Guram, P. K.; Shur, M. S.; O’Leary, S. K. “Steady-state and transient electron transport within wurtzite and zinc-blende indium nitride,” J. Appl. Phys., Vol. 113, No. 11, paper 113709, 2013. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4795146.

Siddiqua, P.; Hadi, W. A.; Salhotra, A. K.; Shur, M. S.; O’Leary, S. K. “Electron transport and electron energy distributions within the wurtzite and zinc-blende phases of indium nitride: Response to the application of a constant and uniform electric field,” J. Appl. Phys., Vol. 117, No. 12, Paper 125705, 2015. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4915329.

Sze, S. M.; Ng, Kwok N. Physics of Semiconductor Devices. Hobokem NJ: Wiley-Interscience, 2007. 815 p. DOI: http://doi.org/10.1002/0470068329.

Garcia-B., A.; Grimalsky, V.; Gutierrez-D., E.; Koshevaya, S. “Dispersion relation for two-valley quasi-hydrodynamic models in SCWs propagation in n-GaAs thin films,” Proc. of 25th Int. Conf. on Microelectronics, 14-17 May 2006, Belgrade, Serbia. IEEE, 2006, p. 507-510. DOI: https://doi.org/10.1109/icmel.2006.1651013.

Tomizawa, K. Numerical Simulation of Submicron Semiconductor Devices. Boston: Artech House Pub., 1993. 356 p.

Press, W. H.; Teukolsky, S. A.; Vetterling, W. T.; Flannery, B. P. Numerical Recipes in Fortran. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1997. 1486 p.

Grimalsky, V.; Koshevaya, S.; Tecpoyotl-T., M.; Escobedo-A., J. “Nonlinear interaction of terahertz and optical waves in nitride films,” Int. J. Terahertz Sci. Technol., Vol. 6, No. 3, р. 165-176, 2013. DOI: http://doi.org/10.11906/TST.165-176.2013.09.10.


Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM





© Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 2004–2019
При копировании активная ссылка на материал обязательна
ISSN 2307-6011 (Online), ISSN 0021-3470 (Print)
т./ф. +38044 204-82-31, 204-90-41
Условия использования сайта