DOI: https://doi.org/10.20535/1970.57(1).2019.172023

ВЛАСТИВОСТІ АРСЕНІДУ АЛЮМІНІЮ-ГАЛІЮ В ІМПУЛЬСНОМУ РЕЖИМІ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ

Tetiana Saurova, Victoria Bors

Анотація


При розробці сучасних напівпровідникових пристроїв використовують багатокомпонентні напівпровідники, серед яких є потрійна сполука матеріалів групи  − арсенід алюмінію-галію AlxGa1-xAs. Для AlxGa1-xAs досліджено транспортні властивості у високих електричних полях. Однією з проблем є недостатня вивченість транспортних властивостей носіїв заряду в імпульсному режимі електричного поля.

Метою статті є теоретичне дослідження дрейфових процесів в арсеніді алюмінію-галію AlxGa1-xAs (при х = 0.225) в імпульсному режимі електричного поля.

Моделювання проведено на основі релаксаційних рівнянь збереження імпульсу, енергії та концентрації. Використовуючи дводолинну ГL-модель, розрахунки проведені для кожної долини окремо і усереднені з урахуванням їх заселеності. Досліджено найбільш типові механізми розсіювання електронів в арсеніді алюмінію-галію: домішкові (на нейтральних атомах і іонах домішки) і фононні (акустичні, оптичні та міждолинні). Проаналізовано температурну залежність швидкості розсіювання імпульсу та розраховано рухливість електронів. Показано, що результат моделювання рухливісті добре узгоджується з експериментом.

Досліджено ефект «сплеску» дрейфової швидкості носіїв заряду. Для Al0.225Ga0.775As проведено чисельний експеримент щодо впливу параметрів імпульсу електричного поля (амплітуди напруженості поля, тривалості імпульсу і величини фронту) на дрейфову швидкість електронів. Показано, що стрибкоподібна зміна напруженості електричного поля призводить до короткотривалого збільшення швидкості дрейфу порівняно зі значенням у стаціонарному режимі поля. Більший амплітуді стрибкоподібної зміни поля відповідає збільшення максимального значення дрейфової швидкості. Однак це супроводжується скороченням часу, протягом якого спостерігається ефект "сплеску". Тривалість імпульсу електричного поля не впливає на пікове значення швидкості дрейфу. Збільшення тривалості фронту імпульса напруженості електричного поля призводить до суттєвого зменшення дрейфової швидкості.

Проведено порівняння пікових значень швидкості дрейфу та довжини «балістичного руху» електронів в Al0.225Ga0.775As та арсеніді галію GaAs.


Ключові слова


арсенід алюмінію-галію; AlGaAs; імпульсні властивості; ефект «сплеску» дрейфової швидкості

Повний текст:

PDF

Посилання


A. K. Saxena, J. Phys. С., vol. 13, no. 23, pp. 4323-4334, 1980.

W. C. Liu, J. Material Sci., vol. 25, no. 3, pp. 1765-1772, 1990.

D. C. Look, D. K. Lorance, J. R. Sizelove, C. E. Stutz, K. R. Evans, D. W. Whitson, J. Appl. Phys., vol. 71, no.1, pp. 260-266, 1992.

K. Brennan, K. Hess, J. Appl. Phys., vol. 59, no. 3, pp. 964-966, 1986.

G. Hill and P.N. Robson, J. de Physique, 42, Colloque no.7, Suppl. au no. 10, pp. C7-335 - C7-341, 1981

S. Hava, M. Auslender, J. Appl. Phys., vol. 73 , no. 11, pp. 7431-7434, 1993.

D. Lippens, O. Vanbesien, in GaAs and Related Compounds (Inst. of Phys., Bristol and Philadelphia, Ser. 91), pp. 757-760, 1987.

V. O. Moskalyuk, Fizyka elektronnykh protsesiv. Dynamichni protsesy. Kyyiv, Ukrayina: Politekhnika, 2004. [in Ukrainian]

V. O. Moskalyuk, V. I. Tymofyeyev ta A. V. Fedyay, Nadshvydkodiyuchi prylady elektroniky. Kyyiv, Ukrayina: NTUU «KPI», 2014. [in Ukrainian]

U. V. Bhapkar and M. S. Shur, “Monte Carlo calculation of velocity-field characteristics of wurtzite GaN”, J. Appl. Phys., vol. 82, no. 4, 1649-1655, 1997.

T. Saurova and D. Kuzmenko, "IEEE 38th International Conference on Electronics and Nanotechnology (Elnano). CONFERENCE PROCEEDINGS," Research of the AlGaAs impulse properties, Kyiv, Ukraine, April 24-26, 2018.

Ioffe Physico-Technical Institute, "New Semiconductor Materials. Characteristics and Properties": http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/AlGaAs

А. К. Saxena, Phys. Rev., vol. B24, no. 6, pp. 3295-3302, 1981.

S. Hava and M. Auslender, J. Appl. Phys., vol. 73, no. 11, pp. 7431-7434, 1993.

M. Shur, Sovremennyye pribory na osnove arsenida galliya. Moskva, Rossiya: Mir, 1991.




Copyright (c) 2019 Рівні права