Електричнi та високочастотнi властивостi компенсованого gan в умовах електронного стримiнгу
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe58.01.0040Ключові слова:
стримiнг, динамiчна диференцiальна рухливiсть, коефiцiєнт дифузiї, константа Фрьолiха, функцiя розподiлу, частота прольотуАнотація
Проведено детальний аналiз умов iснування стримiнгу i ефекту прольотного резонансу на оптичних фононах у компенсованому об’ємному GaN. Методом Монте-Карло проведено розрахунки високочастотної диференцiальної рухливостi. Показано, що при низьких температурах ґратки 30–77 К в електричних полях 3–10 кВ/см в терагерцовому дiапазонi частот може iснувати динамiчна вiд’ємна диференцiальна рухливiсть. Виявленi новi ознаки ефекту стримiнгу – анiзотропiя динамiчної диференцiальної рухливостi i особлива поведiнка коефiцiєнта дифузiї у перпендикулярному до постiйного
електричного поля напрямку. Побудовано теорiю проходження терагерцового випромiнювання через структуру з епiтаксiйним шаром GaN. Отримано умови пiдсилення електромагнiтних хвиль в дiапазонi частот 0,5–2 ТГц. В електричних полях, бiльших, нiж 1 кВ/см, спостерiгається поляризацiйна залежнiсть коефiцiєнта проходження випромiнювання через структуру.
Посилання
<li> W. Shockley, Bell Syst. Tech. J. 30, 990 (1951). <a href="https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1951.tb03692.x">https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1951.tb03692.x</a></li>
<li> I.M. Dykman and P.M. Tomchuk, Transport Phenomena and Fluctuations in Semiconductors (Naukova Dumka, Kyiv, 1981) (in Russian).</li>
<li> D.K. Ferry, Semiconductors (Macmillan, New York, 1991), Ch. 10.</li>
<li> V.E. Gantmakher and Y.B. Levinson, Carrier Scattering in Metals and Semiconductors (North-Holland, Amsterdam, 1987).</li>
<li> G.A. Baraff, Phys. Rev. 128, 2507 (1962); <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRev.128.2507">https://doi.org/10.1103/PhysRev.128.2507</a>Phys. Rev. A 133, 26 (1964). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRev.133.A26">https://doi.org/10.1103/PhysRev.133.A26</a></li>
<li> E. Vasilyus and E. Levinson, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 50, 1660 (1966); 52, 1013 (1967).</li>
<li> Z.S. Gribnikov and V.A. Kochelap, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 58, 1046 (1970).</li>
<li> W. Cox, J. Phys. Condens.Matter 2, 4849 (1990). <a href="https://doi.org/10.1088/0953-8984/2/22/006">https://doi.org/10.1088/0953-8984/2/22/006</a></li>
<li> W. Fawcett, A.D. Boardman, and S. Swain, J. Chem. Solids 31, 1963 (1970). <a href="https://doi.org/10.1016/0022-3697(70)90001-6">https://doi.org/10.1016/0022-3697(70)90001-6</a></li>
<li> C. Jacoboni and L. Reggiani, Rev. Mod. Phys. 55, 645 (1983). <a href="https://doi.org/10.1103/RevModPhys.55.645">https://doi.org/10.1103/RevModPhys.55.645</a></li>
<li> A. Matulionis, J. Pozela, and A. Reklaitis, Phys. Status Solidi A 31, 83 (1975). <a href="https://doi.org/10.1002/pssa.2210310109">https://doi.org/10.1002/pssa.2210310109</a></li>
<li> R.C. Curby and D.K. Ferry, Phys. Status Solidi A 20, 569 (1973). <a href="https://doi.org/10.1002/pssa.2210200218">https://doi.org/10.1002/pssa.2210200218</a></li>
<li> F.M. Peeters, W. Van Puymbroeck, and J.T. Devreese, Phys. Rev. B 31, 5322 (1985). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.31.5322">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.31.5322</a></li>
<li> T.W. Hickmott, P.M. Solomon, F.F. Fang, F. Stern, R. Fischer, and H. Morkos, Phys. Rev. Lett. 52, 2053 (1984). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.52.2053">https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.52.2053</a></li>
<li> P-F Lu, D.C. Tsui, and H.M. Cox, Phys. Rev. B 35, 9659 (1987). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.35.9659">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.35.9659</a></li>
<li> C.B. Hanna, E.S. Hellman, and R.B. Laughlin, Phys. Rev B 34, 5475 (1986). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.34.5475">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.34.5475</a></li>
<li> M. Levinstein, S. Rumyantsev, and M. Shur, Properties of Advanced Semiconductor Materials: GaN, AlN, InN, BN, SiC, SiGe (Wiley, New York, 2001).</li>
<li> A.A. Andronov and V.A. Kozlov, Pis'ma Zh. Eksp. Teor. Fiz. 17, 124 (1973).</li>
<li> Ya.I. Alber, A.A. Andronov, V.A. Valov, V.A. Kozlov, A.M. Lerner, and I.P. Ryazantseva, Zh. ` Eksp. Teor. Fiz. 72, 1031 (1977).</li>
<li> L.E. Vorob'ev, S.N. Danilov, V.N. Tulupenko, and D.A. Firsov, JETP Lett. 73, 219 (2001). <a href="https://doi.org/10.1134/1.1371057">https://doi.org/10.1134/1.1371057</a></li>
<li> N. Ishida and T. Kurosawa, Jpn. J. Appl. Phys. 64, 2994 (1995). <a href="https://doi.org/10.1143/JPSJ.64.2994">https://doi.org/10.1143/JPSJ.64.2994</a></li>
<li> P.N. Shiktorov, Sov. Phys. – Collect. 25, 59 (1985).</li>
<li> V.A. Kozlov, A.V. Nikolaev, and A.V. Samokhvalov, Semicond. Sci. Technol. 19, s99 (2004); <a href="https://doi.org/10.1088/0268-1242/19/4/036">https://doi.org/10.1088/0268-1242/19/4/036</a>E. Starikov, P. Shiktorov, V. Gruzinskis, L. Varani, C. Palermo, J.-F. Millithaler, and L. Reggiani, J. Phys. Condens. Matter 20, 1 (2008). <a href="https://doi.org/10.1088/0953-8984/20/38/384209">https://doi.org/10.1088/0953-8984/20/38/384209</a></li>
<li> E.A. Barry, K.W. Kim, and V.A. Kochelap, Phys. Status Solidi B 228, 571 (2001); <a href="https://doi.org/10.1002/1521-3951(200111)228:2<571::AID-PSSB571>3.0.CO;2-I">https://doi.org/10.1002/1521-3951(200111)228:2<571::AID-PSSB571>3.0.CO;2-I</a>Appl. Phys. Lett. 80, 2317 (2002). <a href="https://doi.org/10.1063/1.1464666">https://doi.org/10.1063/1.1464666</a></li>
<li> V.M. Polyakov and F. Schwierz, J. Appl. Phys. 100, 103704 (2006). <a href="https://doi.org/10.1063/1.2365381">https://doi.org/10.1063/1.2365381</a></li>
<li> V.V. Korotyeyev, G.I. Syngayivska, V.A. Kochelap, and A.A. Klimov, Semicond. Phys. Quant. Electr. Optoelectr. 12, 328 (2009).</li>
<li> E. Starikov, P. Shiktorov, V. Gruzinskis, L. Reggiani, L. Varani, J.C. Vaissiere, and J.H. Zhao, J. Appl. Phys. 89, 1161 (2001). <a href="https://doi.org/10.1063/1.1334924">https://doi.org/10.1063/1.1334924</a></li>
<li> E. Starikov, P. Shiktorov, V. Gruzinskis, L. Regiani, L. Varani, J.C. Vaissiere, and J.H. Zhao, IEEE Trans. Electron Devices 48, 438 (2001); <a href="https://doi.org/10.1109/16.906433">https://doi.org/10.1109/16.906433</a>Phys. Status Solidi A 198, 247 (2002).</li>
<li> E. Starikov, P. Shiktorov, V. Gruzinskis, L. Varani, C. Palermo, J-F. Millithaler, and L. Regiani, J. Phys. Condens. Matter 20, 384209 (2008);
<a href="https://doi.org/10.1088/0953-8984/20/38/384209">https://doi.org/10.1088/0953-8984/20/38/384209</a>Phys. Rev. B 76, 045333 (2007). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.045333">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.045333</a></li>
<li> J.T. Lu and J.C. Cao, Semicond. Sci. Technol. 20, 829 (2005). <a href="https://doi.org/10.1088/0268-1242/20/8/034">https://doi.org/10.1088/0268-1242/20/8/034</a></li>
<li> V.V. Korotyeyev, V.A. Kochelap, K.W. Kim, and D.L. Woolard, Appl. Phys. Lett. 82, 2643 (2003).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.1569039">https://doi.org/10.1063/1.1569039</a>
</li>
<li> K.W. Kim, V.V. Korotyeyev, V.A. Kochelap, A.A. Klimov, and D.L. Woolard, J. Appl. Phys. 96, 6488 (2004). <a href="https://doi.org/10.1063/1.1811388">https://doi.org/10.1063/1.1811388</a></li>
<li> J.T. Lu, J.C. Cao, and S.L. Feng, Phys. Rev. B 73, 195326 (2006). <a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.195326">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.195326</a></li>
<li> V.N. Sokolov, K.W. Kim, V.A. Kochelap, and D.L. Woolard, Appl. Phys. Lett. 84, 3630 (2002). <a href="https://doi.org/10.1063/1.1738518">https://doi.org/10.1063/1.1738518</a></li>
<li> V.V. Mitin, V.A. Kochelap, and M. Stroscio, Quantum Heterostructures for Microelectronics and Optoelectronics (Cambridge Univ. Press, New York, 1999).</li>
<li> V.L. Bonch-Bruevich and S.G. Kalashnikov, Semiconductor Physics (Nauka, Moscow, 1977) (in Russian).</li>
<li> M.S. Gupta, J. Appl. Phys. 49, 2837 (1978); <a href="https://doi.org/10.1063/1.325164">https://doi.org/10.1063/1.325164</a>R. Fauquembergue, J. Zimmermann, A. Kaszynski, and E. Constant, J. Appl. Phys. 51, 1065 (1980). <a href="https://doi.org/10.1063/1.327713">https://doi.org/10.1063/1.327713</a></li>
<li> M.A. Littlejohn, J.R. Hauser, and T.H. Glisson, Appl. Phys. Lett. 26, 625 (1975). <a href="https://doi.org/10.1063/1.88002">https://doi.org/10.1063/1.88002</a></li>
<li> D.C. Look and J.R. Sizelove, Appl. Phys. Lett. 79, 1133 (2001). <a href="https://doi.org/10.1063/1.1394954">https://doi.org/10.1063/1.1394954</a></li>
<li> L. Bouguen, S. Contreras, B. Jouault, L. Konczewicz, J. Camassel, Y. Cordier, M. Azize, S. Chenot, and N. Baron, Appl. Phys. Lett 92, 043504 (2008). <a href="https://doi.org/10.1063/1.2838301">https://doi.org/10.1063/1.2838301</a></li>
<li> V. Bareikis, A. Matulionis, J. Pozela, S. Asmontas, A. Reklaitis, A. Galdikas, R. Miliusyte, and E. Starikovas, Hot Electron Diffusion (Mokslas, Vilnius, 1981) (in Russian).</li>
<li> E. Starikov, P. Shiktorov, V. Gruzinskis, L. Reggiani, L. Varani, J.C. Vaissiere. and C. Palermo, Semicond. Sci. Technol. 20, 279 (2005). <a href="https://doi.org/10.1088/0268-1242/20/3/004">https://doi.org/10.1088/0268-1242/20/3/004</a></li>
<li> D.J. Bartelink and G.Perski, Appl. Phys. Lett. 16, 191 (1970). <a href="https://doi.org/10.1063/1.1653157">https://doi.org/10.1063/1.1653157</a></li>
<li> J. Zimmermann, Y. Leroy, and E. Constant, J. Appl. Phys. 49, 3378 (1978). <a href="https://doi.org/10.1063/1.325293">https://doi.org/10.1063/1.325293</a></li>
<li> P.A. Lebwohl, J. Appl. Phys. 44, 1744 (1973). <a href="https://doi.org/10.1063/1.1662441">https://doi.org/10.1063/1.1662441</a></li>
<li> T. Laurent, R. Sharma, J. Torres, P. Nouvel, S. Blin, L. Varani, Y. Cordier, M. Chmielowska, S. Chenot, J.-P. Faurie, B. Beaumont, P. Shiktorov, E. Starikov, V. Gruzinskis, V.V. Korotyeyev, and V.A. Kochelap, Appl. Phys. Lett. 99, 082101 (2011). <a href="https://doi.org/10.1063/1.3627183">https://doi.org/10.1063/1.3627183</a>
</ol>
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
