ДОСЛІДЖЕННЯ ІМПУЛЬСНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ АРСЕНІДУ ІНДІЯ

Автор(и)

  • Тетяна Саурова Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-7600-8266
  • Владислав Шпиченко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/1970.64(2).2022.269962

Ключові слова:

арсенід індію, дрейфова швидкість, імпульсні властивості, метод релаксаційних рівнянь

Анотація

Перспективним матеріалом при створенні високоефективних електронних та оптоелектронних приладів є арсенід індію. Високий рівень дослідженості властивостей InAs дозволить прогнозувати потенційні можливості його застосування, а також багатокомпонентних напівпровідників на його основі. Актуальною є задача дослідження властивостей InAs у режимі сильного електричного поля. У науково-технічних джерелах слабо представлені дані щодо імпульсних властивостей арсеніду індію в режимі сильного електричного поля. Метою роботи є дослідження поле-швидкістної залежності у імпульсному режимі сильного електричного поля та аналіз реакції на зміну його амплітуди, тривалості, фронту.

Методом релаксаційних рівнянь проведено аналіз поле-швидкісної характеристики в режимі сильного електричного поля. У статичному режимі сильного поля максимальне значення дрейфової швидкості становило 3·105м/с (при амплітуді поля 2 кВ/см), на ділянці насичення – 0.9·105 м/с.

Аналіз поле-швидкісної залежності при імпульсному режимі сильного електричного поля показав: зі збільшенням амплітуди поля максимальне значення дрейфової швидкості зростає, тривалість «сплеску» скорочується. Полям 5 – 30 кВ/см відповідає зростання максимального значення швидкості у 2.7 – 8 разів. Просторовий розподіл дрейфової швидкості дав оцінку середньої дрейфової швидкості і відстані, що проходять носії заряду при різних значеннях поля.

Збільшення тривалості фронту імпульсу поля викликало запізнення перехідних процесів. При 12 кВ/см < Е додатково відбувається зменшення максимальної швидкості.

Тривалість імпульсу сильного електричного поля істотно впливає тільки при значеннях, менших часу формування максимуму дрейфової швидкості. Такі значення тривалості імпульсу призводять до зниження швидкості дрейфу та релаксаційних процесів. 

Порівняння поле-швидкісних залежностей в імпульсному режимі сильного поля показало: максимальне значення дрейфової швидкості електронів InAs перевищує відповідні значення: GaAs, InP – у кілька разів; GaN – на порядок. Тривалість «сплеску» дрейфової швидкості для InAs дещо вища, ніж у GaAs, InP, GaN. Проведено оцінку верхніх граничних частот матеріалу, таких, що можуть досягати сотень гігагерц.

Біографія автора

Тетяна Саурова, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

к.т.н; ФЕЛ, доцент кафедри електронної інженерії

Посилання

Ioffe Physico-Technical Institute, "New Semiconductor Materials. Characteristics and Properties":

http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/InAs/

I. Vurgaftman, J. R. Meyer, L. R. Ram-Mohan, J. Appl. Phys., vol. 89, no. 11, pp. 5815−5875, 2001

N.V. Zotova, N.D. Il.inskaya, B.A. Matveev, S.A. Karandashov, M.A. Remennyi, N.M. Stus’, «Spontaneous emitters based on indium arsenide», Fizika i tehnika poluprovodnikov), vol. 42, no. 6, pp. 641−657, 2008 (in Russian)

T. Saurova, E. Semenovskaya, O. Shevchuk, «Research of the drift mobility of electrons in arsenide india», BULLETIN of Kyiv Polytechnic Institute. Series INSTRUMENT MAKING, vol. 58, no. 2, pp. 41−47, 2019 (In Ukrainian) DOI:10.20535/1970.58(2).2019.189478

Adachi Sadao, Properties of Semiconductor Alloys: Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors, West Sussex, United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd, 2009, 400 p. DOI: 10.1002/9780470744383

J. Chu, R.P. Devaty, E.C. Fernandes da Silva, J. Gutowski, B. Hönerlage, F. Matsukura, K. Sebald, T. Voss. Semiconductors New Data and Updates for III-V, II-VI and I-VII Compounds , Berlin : Springer-Verlag, 2010, 502 p. DOI:10.1007/978-3-540-92140-0

V.A. Moskaliuk, V.I. Timofeyev, A.V. Fedyay, High-Speed Electronics Devices, Kyiv: NTUU «KPI», 2014, 528 p. (In Ukrainian)

I. Baida, V. Moskaliuk, «Alloy scattering relaxation time simulation», International Conference on Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo), Odessa, Ukraine, September 11-15, 2017 DOI: 10.1109/UkrMiCo.2017.8095398

T. Saurova, D. Kuzmenko, «Research of impulse properties of indum phosphide», BULLETIN of Kyiv Polytechnic Institute. Series INSTRUMENT MAKING, vol. 54(2), pp. 49–52, 2017 DOI: 10.20535/1970.54(2).2017.119530

K. Kulikov, V. Moskaliuk, V. Timofeyev, «Modeling the Dynamic Properties of III-Nitrides in Strong Electric Fields», Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol.1, no. 5 (109), рр. 37–52, 2021. DOI: 10.15587/1729-4061.2021.225733

T. Saurova, V. Bors, «Properties of the aluminum-gallium arsenide in the pulsed electric field mode», BULLETIN of Kyiv Polytechnic Institute. Series INSTRUMENT MAKING, vol. 57(1), pp. 49−55, 2019 (In Ukrainian). DOI: 10.20535/1970.57(1).2019.172023

E. Caruso, A. Pin, P. Palestri, L. Selmi, «On the electron velocity-field relation in ultra-thin films of III–V compound semiconductors for advanced CMOS technology nodes», Joint International EUROSOI Workshop and International Conference on Ultimate Integration on Silicon (EUROSOI–ULIS), Athens, Greece, April 3-5, pp. 124–128, 2017 DOI : 10.1109/ULIS.2017.7962587

К. Kulikov, «Drift velocity «overshoot» of carriers in gallium nitride», scientific and technical collection “Electronics and Communications” (ISSN 1811-4512), thematic issue "Electronics and Nanotechnologies", part 2, 2009, pp. 28–31 (in Russian)

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-12-24

Як цитувати

[1]
Т. Саурова і В. Шпиченко, «ДОСЛІДЖЕННЯ ІМПУЛЬСНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ АРСЕНІДУ ІНДІЯ», Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., вип. 64(2), с. 26–32, Груд 2022.

Номер

Розділ

АНАЛІТИЧНЕ ТА ЕКОЛОГІЧНЕ ПРИЛАДОБУДУВАННЯ