Усиление и нелинейное взаимодействие волн пространственного заряда миллиметрового диапазона в неоднородных пленках нитрида галлия

Автор(и)

  • Светлана Владимировна Кошевая Автономный университет штата Морелос, Мексика https://orcid.org/0000-0002-5966-1343
  • Владимир Всеволодович Гримальский Автономный университет штата Морелос, Мексика https://orcid.org/0000-0001-8313-6621
  • Абель Гарсия-Бариентос Политехнический университет Пачука, Мексика
  • Фернанда Диаз-Аяла Автономный университет штата Морелос, Мексика

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347012070011

Ключові слова:

пространственный заряд, отрицательная дифференциальная проводимость, неоднородная пленка, поперечная неоднородность, нитрид галлия

Анотація

Теоретически исследованы усиление и нелинейное взаимодействие волн пространственного заряда, обусловленные отрицательной дифференциальной проводимостью, в пленках нитрида галлия n–GaN, помещенных на полубесконечную подложку. Рассмотрен общий случай поперечно неоднородных пленок. Использованы гидродинамические диффузионно-дрейфовые уравнения для объемной электронной концентрации совместно с уравнением Пуассона для электрического поля. Поперечная неоднородность приводит к уменьшению электронной подвижности вблизи поверхностей пленки и к уменьшению пространственных инкрементов усиления волн пространственного заряда. Неоднородное легирование может компенсировать влияние поверхностей на пространственные инкременты усиления. Возможно усиление волн пространственного заряда в пленках n–GaN субмикронных толщин при существенно более высоких частотах f ³ 100 ГГц по сравнению с пленками n–GaAs. Могут быть получены высокие ~10 кВ/см выходные электрические поля в коротковолновой части миллиметрового диапазона.

Также рассмотрено нелинейное взаимодействие волн пространственного заряда в пленках n–GaN в рамках нелинейного диффузионно-дрейфового уравнения. Продемонстрирована возможность генерации второй и третьей гармоник входного сигнала, а также усиленных комбинационных частот.

Посилання

Стил М. Взаимодействие волн в плазме твердого тела / М. Стил, Б. Вюраль. — М. : Атомиздат, 1973.

Платцман Ф. Волны и взаимодействия в плазме твердого тела / Ф. Платцман, П. Вольф. — М. : Мир, 1975.

Владимиров В. В. Плазма полупроводников / В. В. Владимиров, А. Ф. Волков, Е. З. Мейлихов. — М. : Атомиздат, 1979.

Barybin A. A. Electrodynamic Concepts of Wave Interactions in Thin–Film Semiconductor Structures, Pt. I / A. A. Barybin ; ed. by L. Marton // Advances in Electronics and Electron Physics. Vol. 44. — New York : Academic Press, 1977.

Barybin A. A. Electrodynamic Concepts of Wave Interactions in Thin–Film Semiconductor Structures, Pt. II / A. A. Barybin ; ed. by L. Marton // Advances in Electronics and Electron Physics. Vol. 45. — New York : Academic Press, 1978.

Барыбин A. A. Волны в тонкопленочных полупроводниковых структурах с горячими электронами / A. A. Барыбин. — М. : Наука, 1986. — 288 c.

Михайлов А. И. Экспериментальное исследование параметрического взаимодействия волн пространственного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах на основе арсенида галлия / А. И. Михайлов // ПЖТФ. — 2000. — Т. 26, №. 5. — С. 80–85.

GaN: processing, defects, and devices / S. J. Pearton, J. C. Zolper, R. J. Shul, and F. Ren // J. Appl. Phys. — 1999. — Vol. 86, No. 1. — P.1–79.

III–nitrides: growth, characterization, and properties / S. C. Jain, M. Willander, J. Narayan, and R. Van Overstraeten // J. Appl. Phys. — 2000. — Vol. 87, No. 3. — P. 965–1006.

Comparative study of 200–300 GHz microwave power generation in GaN TEDs by the Monte Carlo technique / V. Gruzhinskis, P. Shiktorov, E. Starikov, and J. H. Zhao // Semicond. Sci. Tech. — 2001. — Vol. 16, No. 8. — P. 798–805.

Levinshtein M. E. Properties of Advanced Semiconductor Materials: GaN, AlN, InN / M. E. Levinshtein, S. L. Rumyantsev, and M. S. Shur. — New York : Wiley–Interscience, 2001. — Internet site: http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/GaN/.

Kircher R. Three–Dimensional Simulation of Semiconductor Devices / R. Kircher and W. Bergner. — Basel : Birkhäuser Verlag, 1991.

Sze S. Physics of Semiconductor Devices / S. Sze and K. Ng Kwok. — New York : Wiley–Interscience, 2006.

Марчук Г. И. Методы вычислительной математики / Г. И. Марчук. — М. : Наука, 1989. — 490 с.

Influence of Nonlocality on Amplification of Space Charge Waves in n–GaN Films / V. Grimalsky, S. Koshevaya, I. Moroz, and A. Garcia–B. // Millimeter and Subm. Waves : Int. Symp., June 22–26, 2010, Kharkiv, Ukraine : symp proc. — Kharkiv, 2010.

Nonstationary Effects of the Space Charge in Semiconductor Structures / A. Garcia–B., V. Grimalsky, E. A. Gutierrez–D., and V. Palankovski // J. Appl. Phys. — 2009. — Vol. 105, No. 7. — P. 074501–6.

##submission.downloads##

Опубліковано

2012-07-01

Як цитувати

Кошевая, С. В., Гримальский, В. В., Гарсия-Бариентос, А., & Диаз-Аяла, Ф. (2012). Усиление и нелинейное взаимодействие волн пространственного заряда миллиметрового диапазона в неоднородных пленках нитрида галлия. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 55(7), 3–13. https://doi.org/10.20535/S0021347012070011

Номер

Том 55 № 7 (2012)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2012 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.