Возбуждение коротких электрических моноимпульсов в пленках нитридов при отрицательной дифференциальной проводимости

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347019060025

Ключові слова:

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

Анотація

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.

Посилання

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.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-06-27

Як цитувати

Кошевая, С. В., Гримальский, В. В., Эскобедо-Алаторре, Д., & Текпойотль-Торрес, М. (2019). Возбуждение коротких электрических моноимпульсов в пленках нитридов при отрицательной дифференциальной проводимости. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 62(6), 324–334. https://doi.org/10.20535/S0021347019060025

Номер

Том 62 № 6 (2019)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.