Арсенид-галлиевые p+–n–p+-структуры с обедняемой базовой областью
Показано, что механизм токопереноса через p⁺GaAs-nGaAs-p⁺GaAs-структуру определяется инжекционно-туннельным и генерационно-рекомбинационным механизмами. Структуры представляют интерес для создания ограничителей напряжения и электронных переключателей. У роботі експериментально показано, що механізм...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Datum: | 2009 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52060 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Арсенид-галлиевые p⁺–n–p⁺-структуры с обедняемой базовой областью / А.В. Каримов, Д.М. Ёдгорова, О.А. Абдулхаев // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 3. — С. 28-31. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52060 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Каримов, А.В. Ёдгорова, Д.М. Абдулхаев, О.А. 2013-12-26T23:51:08Z 2013-12-26T23:51:08Z 2009 Арсенид-галлиевые p⁺–n–p⁺-структуры с обедняемой базовой областью / А.В. Каримов, Д.М. Ёдгорова, О.А. Абдулхаев // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 3. — С. 28-31. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52060 Показано, что механизм токопереноса через p⁺GaAs-nGaAs-p⁺GaAs-структуру определяется инжекционно-туннельным и генерационно-рекомбинационным механизмами. Структуры представляют интерес для создания ограничителей напряжения и электронных переключателей. У роботі експериментально показано, що механізм токопереносу через p⁺GaAs-nGaAs-p⁺GaAs-структуру визначається інжекційно-тунельним і генераційно-рекомбінаційним механізмами. При модуляції частини бази, що містить дефекти, превалює інжекційно-тунельний струм, а при модуляції частини бази з меншою дефектністю визначальними є генераційно-рекомбінаційні струми. Такі структури представляють інтерес для створення на їх основі обмежувачів напруги і електронних перемикачів. It is displayed experimentally, that the current transport's mechanism through p⁺GaAs-nGaAs-p⁺GaAs-structure is formed by injection-tunnel and generation-recombination mechanisms. Injection-tunnel current prevails at modulation of base s part which contains defects, and generationrecombination currents are determinative at modulation of base's part with lesser defectiveness. p⁺GaAs-nGaAs-p⁺GaAs-structures are of interest for creating voltage suppressors and electronic switches on their base. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Функциональная микро- и наноэлектроника Арсенид-галлиевые p+–n–p+-структуры с обедняемой базовой областью Арсенід-галлієві p⁺–n–p⁺-структури з базовою областю, що збіднюється Gallium arsenide p⁺–n–p⁺-structures with impoverished base area Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Арсенид-галлиевые p+–n–p+-структуры с обедняемой базовой областью |
| spellingShingle |
Арсенид-галлиевые p+–n–p+-структуры с обедняемой базовой областью Каримов, А.В. Ёдгорова, Д.М. Абдулхаев, О.А. Функциональная микро- и наноэлектроника |
| title_short |
Арсенид-галлиевые p+–n–p+-структуры с обедняемой базовой областью |
| title_full |
Арсенид-галлиевые p+–n–p+-структуры с обедняемой базовой областью |
| title_fullStr |
Арсенид-галлиевые p+–n–p+-структуры с обедняемой базовой областью |
| title_full_unstemmed |
Арсенид-галлиевые p+–n–p+-структуры с обедняемой базовой областью |
| title_sort |
арсенид-галлиевые p+–n–p+-структуры с обедняемой базовой областью |
| author |
Каримов, А.В. Ёдгорова, Д.М. Абдулхаев, О.А. |
| author_facet |
Каримов, А.В. Ёдгорова, Д.М. Абдулхаев, О.А. |
| topic |
Функциональная микро- и наноэлектроника |
| topic_facet |
Функциональная микро- и наноэлектроника |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Арсенід-галлієві p⁺–n–p⁺-структури з базовою областю, що збіднюється Gallium arsenide p⁺–n–p⁺-structures with impoverished base area |
| description |
Показано, что механизм токопереноса через p⁺GaAs-nGaAs-p⁺GaAs-структуру определяется инжекционно-туннельным и генерационно-рекомбинационным механизмами. Структуры представляют интерес для создания ограничителей напряжения и электронных переключателей.
У роботі експериментально показано, що механізм токопереносу через p⁺GaAs-nGaAs-p⁺GaAs-структуру визначається інжекційно-тунельним і генераційно-рекомбінаційним механізмами. При модуляції частини бази, що містить дефекти, превалює інжекційно-тунельний струм, а при модуляції частини бази з меншою дефектністю визначальними є генераційно-рекомбінаційні струми. Такі структури представляють інтерес для створення на їх основі обмежувачів напруги і електронних перемикачів.
It is displayed experimentally, that the current transport's mechanism through p⁺GaAs-nGaAs-p⁺GaAs-structure is formed by injection-tunnel and generation-recombination mechanisms. Injection-tunnel current prevails at modulation of base s part which contains defects, and generationrecombination currents are determinative at modulation of base's part with lesser defectiveness. p⁺GaAs-nGaAs-p⁺GaAs-structures are of interest for creating voltage suppressors and electronic switches on their base.
|
| issn |
2225-5818 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52060 |
| citation_txt |
Арсенид-галлиевые p⁺–n–p⁺-структуры с обедняемой базовой областью / А.В. Каримов, Д.М. Ёдгорова, О.А. Абдулхаев // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 3. — С. 28-31. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT karimovav arsenidgallievyepnpstrukturysobednâemoibazovoioblastʹû AT edgorovadm arsenidgallievyepnpstrukturysobednâemoibazovoioblastʹû AT abdulhaevoa arsenidgallievyepnpstrukturysobednâemoibazovoioblastʹû AT karimovav arsenídgallíêvípnpstrukturizbazovoûoblastûŝozbídnûêtʹsâ AT edgorovadm arsenídgallíêvípnpstrukturizbazovoûoblastûŝozbídnûêtʹsâ AT abdulhaevoa arsenídgallíêvípnpstrukturizbazovoûoblastûŝozbídnûêtʹsâ AT karimovav galliumarsenidepnpstructureswithimpoverishedbasearea AT edgorovadm galliumarsenidepnpstructureswithimpoverishedbasearea AT abdulhaevoa galliumarsenidepnpstructureswithimpoverishedbasearea |
| first_indexed |
2025-11-26T04:20:14Z |
| last_indexed |
2025-11-26T04:20:14Z |
| _version_ |
1850611450687520768 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 3
28
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
13.02 2009 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. ß. ß. ÊÓÄÐÈÊ
(ÈÔÏ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà, ã. Êèåâ)
Ä. ô.-ì. í. À. Â. ÊÀÐÈÌÎÂ, ê. ô.-ì. í. Ä. Ì. ¨ÄÃÎÐÎÂÀ,
Î. À. ÀÁÄÓËÕÀÅÂ
Óçáåêèñòàí, ã. Òàøêåíò, ÔÒÈ ÍÏÎ «Ôèçèêà�Ñîëíöå»
Å-mail: karimov@uzsci.net.
ÀÐÑÅÍÈÄ-ÃÀËËÈÅÂÛÅ p+�n�p+-ÑÒÐÓÊÒÓÐÛ
Ñ ÎÁÅÄÍßÅÌÎÉ ÁÀÇÎÂÎÉ ÎÁËÀÑÒÜÞ
Ïîêàçàíî, ÷òî ìåõàíèçì òîêîïåðåíîñà
÷åðåç p+GaAs�nGaAs�p+GaAs-ñòðóêòó-
ðó îïðåäåëÿåòñÿ èíæåêöèîííî-òóííåëü-
íûì è ãåíåðàöèîííî-ðåêîìáèíàöèîííûì
ìåõàíèçìàìè. Ñòðóêòóðû ïðåäñòàâëÿ-
þò èíòåðåñ äëÿ ñîçäàíèÿ îãðàíè÷èòå-
ëåé íàïðÿæåíèÿ è ýëåêòðîííûõ ïåðå-
êëþ÷àòåëåé.
Ïîëóïðîâîäíèêîâûå p+�n�p+-ñòðóêòóðû îòëè÷àþò-
ñÿ ðàçíîîáðàçèåì ôóíêöèîíàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê è
ñôåð ïðèìåíåíèÿ. Óïðàâëÿåìîå èçìåíåíèå ïàðàìåò-
ðîâ îïðåäåëåííûõ îáëàñòåé p+�n�p+-ñòðóêòóðû ïðè-
âîäèò ê ñóùåñòâåííûì èçìåíåíèÿì ýëåêòðîííûõ ïðî-
öåññîâ, ïðîòåêàþùèõ â íèõ.  ñëó÷àå ñìûêàíèÿ îáåä-
íåííûõ îáëàñòåé p+�n-ïåðåõîäîâ îíè ïðåâðàùàþòñÿ
â èíæåêöèîííî-ïðîëåòíûå äèîäû, à ïðè íåïîëíîì
îáåäíåíèè ñòàíîâÿòñÿ îñíîâîé áèïîëÿðíûõ òðàíçèñ-
òîðîâ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ óñèëåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ
ñèãíàëîâ. Èññëåäîâàíèÿ p�n�p-ñòðóêòóð êàê ýëåìåí-
òîâ áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà ïðîâîäÿòñÿ øèðîêî, â
òî âðåìÿ êàê ñâåäåíèÿ îá èññëåäîâàíèè ð+�n�p+-
ñòðóêòóð â ðåæèìå ñìûêàíèÿ ïðèâåäåíû â åäèíè÷-
íûõ ðàáîòàõ [1, 2], õîòÿ îíè â êà÷åñòâå îãðàíè÷èòå-
ëåé íàïðÿæåíèÿ äîëæíû îáëàäàòü îïðåäåëåííûì ïðå-
èìóùåñòâîì â ÷àñòè òåðìîñòàáèëüíîñòè è áûñòðî-
äåéñòâèÿ, ïî ñðàâíåíèþ ñ äèîäàìè òèïà p+�n�n+, îñ-
íîâàííûìè íà ëàâèííîì èëè çèíåðîâñêîì ïðîáîå [3].
 íàñòîÿùåé ñòàòüå ïðèâåäåíû íåêîòîðûå õàðàê-
òåðèñòèêè àðñåíèä-ãàëëèåâîé p+�n�p+-ñòðóêòóðû êàê
îñíîâû äëÿ èçãîòîâëåíèÿ îãðàíè÷èòåëåé íàïðÿæåíèÿ.
Èññëåäóåìàÿ p+GaAs�nGaAs�p+GaAs-ñòðóêòóðà
ïîëó÷åíà âûðàùèâàíèåì èç æèäêîé ôàçû â åäèíîì
ïðîöåññå ýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ n- è p+-òèïà ïðîâî-
äèìîñòè íà ñèëüíîëåãèðîâàííîé àðñåíèä-ãàëëèåâîé
ïîäëîæêå p+-òèïà òîëùèíîé 400 ìêì. Òîëùèíà ýïè-
òàêñèàëüíûõ ñëîåâ n- è p+-òèïà ñîñòàâëÿåò 1,5 è
2,5 ìêì, ñîîòâåòñòâåííî. Êîíöåíòðàöèÿ íîñèòåëåé â
áàçîâîé îáëàñòè nGaAs ðàâíà Nn=7·1015 ñì�3. Ñ öå-
ëüþ ïðåäîòâðàùåíèÿ ðàñøèðåíèÿ ñëîÿ îáåäíåíèÿ â
ïîëó÷åííûé ýïèòàêñèàëüíûé ñëîé p+-òèïà, ò. å. äëÿ
ñîõðàíåíèÿ âûñîêîé êîíöåíòðàöèè ïðèìåñåé â ýïè-
òàêñèàëüíîì ñëîå, â ðàñòâîð-ðàñïëàâ Ga+p+GaAs äî-
ïîëíèòåëüíî äîáàâëÿëè ìåòàëëè÷åñêèé öèíê. Ñ äðó-
ãîé ñòîðîíû, ýòîò ïðèåì ïðåäóñìàòðèâàë óìåíüøå-
íèå êîíöåíòðàöèè íîñèòåëåé ó ãðàíèöû áàçîâîé îá-
ëàñòè nGaAs è ñîñðåäîòî÷åíèå îáëàñòè îáúåìíîãî
çàðÿäà â ñàìîé áàçîâîé îáëàñòè (ðèñ. 1, à). Ýêâèâà-
ëåíòíàÿ ñõåìà p+�n�p+-ñòðóêòóðû ñîñòîèò èç íàâñòðå-
÷ó âêëþ÷åííûõ ïåðåõîäîâ p+(ïîäëîæêà)�n(ïëåíêà) è
I, 10�3 À
0,9
0,6
0,3
�0,3
�0,6
�0,9
�1,2
�2 �1 0 1 2 U, Â
Ðèñ. 2. Âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ñòðóêòóðû ïðè
ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ âêëþ÷åíèÿ:
1 � (�)p+�n�p+(+), îáðàòíî ñìåùåí ïåðåõîä p+(ïîäëîæêà)�n;
2 � (+)p+�n�p+(�), îáðàòíî ñìåùåí ïåðåõîä n�p+(ïëåíêà)
1
2
à)
ð+
ï
ð+
á)
ð+ ï ð+
â)
p+GaAs
ï
ð+
Ðèñ. 1. Ãåîìåòðè÷åñêàÿ êîíñòðóêöèÿ (à), ýêâèâàëåíòíàÿ
ñõåìà (á) è êà÷åñòâåííàÿ ýíåðãåòè÷åñêàÿ çîííàÿ äèàãðàì-
ìà (â) p+�n�p+-ñòðóêòóðû
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 3
29
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
n(ïëåíêà)�p+(ïëåíêà) (ðèñ. 1, á), ÷òî òàêæå ïîêàçàíî
íà ýíåðãåòè÷åñêîé çîííîé äèàãðàììå (ðèñ. 1, â).
Èññëåäîâàíèÿ òåìíîâûõ âîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòå-
ðèñòèê ïîêàçàëè, ÷òî ïðè ñìåíå ïîëÿðíîñòè ïðèëàãà-
åìîãî íàïðÿæåíèÿ ïîëó÷àþòñÿ äâå îáðàòíûå âåòâè,
îáóñëîâëåííûå ïîî÷åðåäíûì çàïèðàíèåì p+�n è n�
p+-ïåðåõîäîâ (ðèñ. 2, êðèâûå 1, 2). Îòëè÷èå ýòèõ ïå-
ðåõîäîâ ñîñòîèò â òîì, ÷òî p+�n-ïåðåõîä ñôîðìèðî-
âàí íà îáúåìíîé ïîäëîæêå èç p+GaAs, âûðàùåííîãî
ìåòîäîì ×îõðàëüñêîãî, ìàðêè ÀÃ×Ö, à n�p+-ïåðåõîä
ÿâëÿåòñÿ ýïèòàêñèàëüíûì. Îáëàñòè êàê n-òèïà, òàê è
p+-òèïà ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ýïèòàêñèàëüíûå ñëîè.
Ñîïîñòàâëåíèå ñîïðîòèâëåíèé îáîèõ ïåðåõîäîâ ïðè
íàïðÿæåíèè 0,08 Â ïîêàçûâàåò, ÷òî ýïèòàêñèàëüíûé
n�p+-ïåðåõîä èìååò â 6,5 ðàç áîëüøåå ñîïðîòèâëå-
íèå, ïî ñðàâíåíèþ ñ ñîïðîòèâëåíèåì p+�n-ïåðåõîäà,
è, íàäî ïîëàãàòü, áîëüøóþ òîëùèíó ñëîÿ îáúåìíîãî
çàðÿäà (ðèñ. 3). Âåëè÷èíà ñîïðîòèâëåíèÿ n�p+-ïåðå-
õîäà ðåçêî óìåíüøàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ïðèëîæåííî-
ãî íàïðÿæåíèÿ, êàê è ó îãðàíè÷èòåëåé íàïðÿæåíèÿ
[4]. Èìåííî â ðåæèìå çàïèðàíèÿ n�p+-ïåðåõîäà íà-
áëþäàåòñÿ ïåðåõîä èç íèçêîïðîâîäÿùåãî ñîñòîÿíèÿ
â âûñîêîïðîâîäÿùåå, à â äðóãîì p+�n-ïåðåõîäå ýòî
ñîñòîÿíèå âûðàæåíî íåÿðêî. Ýòî óêàçûâàåò íà òî, ÷òî
ýëåêòðîííûå ïðîöåññû íåñêîëüêî îòëè÷àþòñÿ äðóã îò
äðóãà ïðè ñìåíå ïîëÿðíîñòè ðàáî÷åãî íàïðÿæåíèÿ.
Èç ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ðàñïîëîæåíèÿ ð- è n-îáëàñ-
òåé âûòåêàåò, ÷òî îáëàñòü îáúåìíîãî çàðÿäà p+GaAs�
nGaAs-ïåðåõîäà â ðåæèìå (�)ð�n�ð(+) ðàñøèðÿåòñÿ
ïðîòèâîïîëîæíî íàïðàâëåíèþ òîêà, â ÷àñòíîñòè â ñòî-
ðîíó nGaAs�p+GaAs-ïåðåõîäà. Ïðè ýòîì ó ãðàíèöû
îáëàñòè îáúåìíîãî çàðÿäà ïðîòèâîïîëîæíîãî ïåðå-
õîäà îñòàåòñÿ êâàçèíåéòðàëüíàÿ îáëàñòü, ÷òî èñêëþ-
÷àåò âîçìîæíîñòü ïðîÿâëåíèÿ ÒÎÏÇ-ìåõàíèçìà [5].
Àíàëîãè÷íàÿ êàðòèíà ïðåäïîëàãàåòñÿ è â äðóãîì ðå-
æèìå (+)ð�n�ð(�).
×òî êàñàåòñÿ òåìïåðàòóðíûõ ñâîéñòâ, îòìåòèì, ÷òî
òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè âîëüò-àìïåðíûõ õàðàê-
òåðèñòèê ñòðóêòóðû ñ ð�n-ïåðåõîäàìè ìîãóò äàòü ñâå-
äåíèÿ î åå ôóíêöèîíàëüíûõ âîçìîæíîñòÿõ.  ÷àñò-
íîñòè, îïèðàÿñü íà çíà÷åíèÿ òåìïåðàòóðíîãî êîýôôè-
öèåíòà α (îòíîøåíèå èçìåíåíèÿ ïàäàþùåãî íàïðÿ-
æåíèÿ ê ðàçíîñòè òåìïåðàòóð, âûçûâàþùåé ýòî èç-
ìåíåíèå, α=∆U/∆T [6]) ìîæíî õàðàêòåðèçîâàòü ïî-
ëóïðîâîäíèêîâûé ïðèáîð ñ ð�n-ïåðåõîäàìè êàê òåð-
ìîäàò÷èê èëè êàê îãðàíè÷èòåëü íàïðÿæåíèÿ.  íàøåì
ñëó÷àå òåìïåðàòóðíûå èññëåäîâàíèÿ âîëüò-àìïåðíîé
õàðàêòåðèñòèêè p+�n�p+-ñòðóêòóðû íà îñíîâå àðñåíè-
äà ãàëëèÿ ïðè ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ âêëþ÷åíèÿ (ðèñ. 4)
ïîêàçàëè, ÷òî òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò èìååò íèç-
êèå çíà÷åíèÿ (ñì. òàáë. 1).
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïåðåñòðîèâ ãðàôèêè òåìïå-
ðàòóðíîé çàâèñèìîñòè âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè
â äâîéíîì ëîãàðèôìè÷åñêîì è ïîëóëîãàðèôìè÷å-
ñêîì ìàñøòàáàõ (ðèñ. 5, êðèâûå 1�4), ìîæíî îïðå-
äåëèòü çàêîíîìåðíîñòè çàâèñèìîñòè òîêà îò íàïðÿ-
R, êÎì
800
400
0 0,5 1 1,5 2 U, Â
1
2
Ðèñ. 3. Äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå p+�n�p+-
ñòðóêòóðû ïðè ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ âêëþ÷åíèÿ:
1 � (�)p+�n�p+(+); 2 � (+)p+�n�p+(�)
à)
I, ìêÀ
800
400
0 0,5 1 1,5 2 U, Â
á)
I, ìêÀ
800
400
0 0,4 0,8 1,2 U, Â
Ðèñ. 4. Âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè ñòðóêòóðû íà îñíîâå àðñåíèäà ãàëëèÿ äëÿ ðàçëè÷íûõ Ò â °Ñ (1 � 20; 2 � 40;
3 � 60; 4 � 80) ïðè ðåæèìàõ âêëþ÷åíèÿ:
à � (+)p+�n�p+(�); á � (�)p+�n�p+(+)
4 3 2
1 4 3 2
1
α, Â/°Ñ
∆T=T2�T1, °C
(+)p+�n�p+(�) (�)p+�n�p+(+)
40�20 0,005 0,0055
60�40 0,0056 0,0055
80�60 0,006 0,005
Òàáëèöà 1
Òåìïåðàòóðíûå êîýôôèöèåíòû ñòðóêòóðû p+GaAs�
nGaAs�p+GaAs ïðè ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ âêëþ÷åíèÿ.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 3
30
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
æåíèÿ â çàäàííîì äèàïàçîíå íàïðÿæåíèé, ò. å. ôèçè-
÷åñêèå ïðîöåññû, îáúÿñíÿþùèå ìåõàíèçìû òîêîïå-
ðåíîñà. Êàê âèäíî èç ðèñ. 5, à, â ðåæèìå çàïèðàíèÿ
(�)ð+�n-ïåðåõîäà íà íà÷àëüíîì ó÷àñòêå (äî íàïðÿæå-
íèÿ 0,68 Â) ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå èìååì ñòå-
ïåííóþ çàâèñèìîñòü ñ ïîêàçàòåëåì γ1=1,76, îáóñëîâ-
ëåííóþ ðåêîìáèíàöèîííûìè ïðîöåññàìè â îáëàñòè
îáúåìíîãî çàðÿäà è êâàçèíåéòðàëüíîé îáëàñòè áàçû.
Äàëåå, ñ ïîâûøåíèåì íàïðÿæåíèÿ îò 0,6 äî
1,4 Â, èìååò ìåñòî ýêñïîíåíöèàëüíàÿ çàâèñèìîñòü òîêà
îò íàïðÿæåíèÿ ñ êîýôôèöèåíòîì íåèäåàëüíîñòè n=14,
ñâÿçàííàÿ ñ èíæåêöèîííûìè ïðîöåññàìè â n�p+-ïå-
ðåõîäå (ðèñ. 5, á). Ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû îò êîì-
íàòíîé äî 80°C ïîêàçàòåëü ñòåïåíè γ ïîñëåäîâàòåëü-
íî óìåíüøàåòñÿ äî 1,26, à êîýôôèöèåíò íåèäåàëüíî-
ñòè n óìåíüøàåòñÿ âíà÷àëå äî 10,1, à çàòåì äî 9,7.
Òàêîå ïîâåäåíèå òîêîâîé çàâèñèìîñòè ìîæíî îáúÿñ-
íèòü ðåêîìáèíàöèîííî-ãåíåðàöèîííûìè è èíæåêöè-
îííî-òóííåëüíûìè ïðîöåññàìè.
 ðåæèìå çàïèðàíèÿ n�p+(�)-ïåðåõîäà (ðèñ. 6) äî
íàïðÿæåíèÿ 0,8 Â èìååò ìåñòî ýêñïîíåíöèàëüíàÿ çà-
âèñèìîñòü ñ êîýôôèöèåíòîì íåèäåàëüíîñòè 6,2, îáóñ-
ëîâëåííàÿ èíæåêöèîííûìè ïðîöåññàìè â ð+�n-ïåðå-
õîäå, ïîääåðæèâàåìûìè òóííåëèðîâàíèåì íîñèòåëåé
÷åðåç n�p+(�)-ïåðåõîä. Äàëåå, â èíòåðâàëå íàïðÿæå-
íèÿ îò 0,8 äî 2 Â, íàáëþäàåòñÿ ñòåïåííàÿ çàâèñèìîñòü
ñ ïîêàçàòåëåì γ=5 (ðèñ. 6, à), ñâÿçàííàÿ ñ òóííåëüíî-
ðåêîìáèíàöèîííûìè ïðîöåññàìè. Ñ ïîâûøåíèåì òåì-
ïåðàòóðû ïðîöåññ èíæåêöèè íîñèòåëåé óñèëèâàåòñÿ
è êîýôôèöèåíò íåèäåàëüíîñòè óâåëè÷èâàåòñÿ äî 10,6,
à ïîêàçàòåëü ñòåïåíè γ óìåíüøàåòñÿ äî 3,52. Íàáëþ-
äàåìûå çàâèñèìîñòè ìîæíî îáúÿñíèòü èíæåêöèîí-
íî-ðåêîìáèíàöèîííûìè ïðîöåññàìè.
Àíàëèç ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèÿ âîëüò-àìïåðíûõ
õàðàêòåðèñòèê ïîêàçûâàåò, ÷òî íà íà÷àëüíîì ó÷àñòêå
â ð+�n-ïåðåõîäå èìååì ñòåïåííóþ çàâèñèìîñòü, à íà
n�ð+-ïåðåõîäå � ýêñïîíåíöèàëüíóþ, è íàîáîðîò, ïðè
íàïðÿæåíèè, ïðåâûøàþùåì êîíòàêòíóþ ðàçíîñòü
à) á)
lnI
�8
�10
�12
�14
�2,5 �2,0 �1,5 �1,0 �0,5 0 ln U
lgI
�4
�5
�6
0 0,4 0,8 1,2 U, Â
Ðèñ. 5. ÂÀÕ ñòðóêòóðû â äâîéíîì ëîãàðèôìè÷åñêîì (à) è ïîëóëîãàðèôìè÷åñêîì (á) ìàñøòàáàõ â ðåæèìå
(�)ð+�n�p+(+) äëÿ ðàçëè÷íûõ Ò â °Ñ:
1 � 20; 2 � 40; 3 � 60; 4 � 80
4 3 2 1
γ3=1,59
γ2=1,64
γ1=1,76
γ4=1,26
n4=9,7
n3=10,1
n2=10,1
n1=14
3
2
14
à) á)
lnI
�8
�12
�16
�2,5 �2,0 �1,5 �1,0 �0,5 0 0,5 ln U
lgI
�4
�5
�6
�7
0 0,4 0,8 1,2 1,6 U, Â
Ðèñ. 6. ÂÀÕ ñòðóêòóðû â äâîéíîì ëîãàðèôìè÷åñêîì (à) è ïîëóëîãàðèôìè÷åñêîì (á) ìàñøòàáàõ â ðåæèìå
(+)ð+�n�p+(�) äëÿ ðàçëè÷íûõ Ò â °Ñ:
1 � 20; 2 � 40; 3 � 60; 4 � 80
4
3
2
1
γ3=4
γ2=4,2
γ1=5
γ4=3,52
4
3
2
1
n4=10,6
n3=9,67
n2=7,71
n1=6,2
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 3
31
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ïîòåíöèàëîâ, â ð+�n-ïåðåõîäå èìååì ýêñïîíåíöèàëü-
íóþ çàâèñèìîñòü, à íà n�ð+-ïåðåõîäå � ñòåïåííóþ
(òàáë. 2).
Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ìåõàíèçìû òîêîïåðåíîñà â
p+GaAs�nGaAs�p+GaAs-ñòðóêòóðå îïðåäåëÿþòñÿ ïà-
ðàìåòðàìè ìîäóëèðóåìîé ÷àñòè áàçîâîé îáëàñòè. Ýòî
îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî áàçîâàÿ îáëàñòü êàê áû ðàçáè-
âàåòñÿ íà äâå ÷àñòè. Íåçàâèñèìî îò íàïðàâëåíèÿ õîäà
ìîäóëÿöèè áàçû, ïðè ìîäóëÿöèè ñî ñòîðîíû, ïðèëå-
ãàþùåé ê ïîäëîæêå ýòîé ÷àñòè áàçû, âîëüò-àìïåðíàÿ
çàâèñèìîñòü ÿâëÿåòñÿ ñòåïåííîé ôóíêöèåé, à ïðè
ìîäóëÿöèè ñî ñòîðîíû ýïèòàêñèàëüíîãî n�ð+-ïåðå-
õîäà çàâèñèìîñòü ñòàíîâèòñÿ ýêñïîíåíöèàëüíîé. Ñî-
ïîñòàâëåíèå çíà÷åíèé òîêà ïîêàçûâàåò, ÷òî ïðè çàïè-
ðàíèè ð+�n-ïåðåõîäà òîê â 6 ðàç áîëüøå, ÷åì ïðè çà-
ïèðàíèè ýïèòàêñèàëüíîãî n�ð+-ïåðåõîäà (I=6,10�7 À
ïðîòèâ 1·10�7 À ïðè U=0,0865 Â). Ñ äðóãîé ñòîðîíû,
íàáëþäàåìûå òîêîâûå õàðàêòåðèñòèêè ìîæíî îáúÿñ-
íèòü òåõíîëîãè÷åñêèì ðàçäåëåíèåì áàçîâîé îáëàñòè
íà äâå ÷àñòè � áîëåå ñîâåðøåííóþ è äåôåêòíóþ. Â
÷àñòíîñòè, ñî ñòîðîíû ïîäëîæêè (ñ êîíöåíòðàöèåé äå-
ôåêòîâ 104 ñì�2) â ýïèòàêñèàëüíîì ñëîå ñîçäàþòñÿ
äåôåêòû, êîíöåíòðàöèÿ êîòîðûõ óáûâàåò ïî òîëùèíå.
 ðåçóëüòàòå ñîçäàþòñÿ óñëîâèÿ äëÿ èíæåêöèè, òóííå-
ëèðîâàíèÿ äûðîê è çàõâàòà èõ íà óðîâíè, à òàêæå ïî-
ñëåäóþùåé èõ ðåêîìáèíàöèè ñ ýëåêòðîíàìè (ðèñ. 7).
Òàêèì îáðàçîì, òîê ÷åðåç p+GaAs�nGaAs�p+GaAs-
ñòðóêòóðó îïðåäåëÿåòñÿ èíæåêöèîííî-òóííåëüíûì è
ãåíåðàöèîííî-ðåêîìáèíàöèîííûì ìåõàíèçìàìè. Ïðè
ìîäóëÿöèè ÷àñòè áàçû, ñîäåðæàùåé äåôåêòû, ïðåâà-
ëèðóåò èíæåêöèîííî-òóííåëüíûé òîê, à ïðè ìîäóëÿ-
öèè ÷àñòè áàçû ñ ìåíüøåé äåôåêòíîñòüþ îïðåäåëÿþ-
ùèìè ÿâëÿþòñÿ ãåíåðàöèîííî-ðåêîìáèíàöèîííûå òîêè.
 ðåæèìå çàïèðàíèÿ n�p+-ïåðåõîäà, èç-çà íèçêèõ çíà-
÷åíèé îáðàòíûõ òîêîâ èíæåêöèîííûå òîêè ÷åðåç ïðÿ-
ìîâêëþ÷åííûé ð+�n-ïåðåõîä îãðàíè÷èâàþòñÿ, ò. å.
îïðåäåëÿþòñÿ îáðàòíûì òîêîì n�p+-ïåðåõîäà. Âìåñòå
ñ òåì, ïîñêîëüêó áàçà ÿâëÿåòñÿ òîíêîé, èíæåêòèðîâàí-
íûå äûðêè íå ìîãóò èçìåíèòü åå ïàðàìåòðû.
***
Ðåçóëüòàòû ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé ïîêàçûâà-
þò, ÷òî õîòÿ ñàìà p+GaAs�nGaAs�p+GaAs-ñòðóêòóðà
âíåøíå ÿâëÿåòñÿ ñèììåòðè÷íîé, åå õàðàêòåðèñòèêà-
ìè ìîæíî óïðàâëÿòü çà ñ÷åò ñîçäàíèÿ ýïèòàêñèàëü-
íîãî nGaAs�p+GaAs-ïåðåõîäà ñ ìàëûìè îáðàòíûìè
òîêàìè. Ðåæèì ìàëûõ îáðàòíûõ òîêîâ ÿâëÿåòñÿ öåëå-
ñîîáðàçíûì äëÿ îãðàíè÷èòåëåé íàïðÿæåíèÿ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Cohen E. D. Trapatts and impatts � state of the art and
application // Microwave J.� 1977.� N 20.� P. 22.
2. Ïàò. 2006994 ÐÔ. Ñòðóêòóðà ïîëóïðîâîäíèêîâîãî èíæåê-
öèîííî-ïðîëåòíîãî ïðèáîðà / À. Â. Íàóìîâ, Â. È. Ñàíêèí.�
30.01 1994.
3. Êîçëîâ Â. À., Êàðäî-Ñûñîåâ À. Ô., Áðûëåâñêèé Â. È. Âîëíî-
âîé óäàðíî-èîíèçàöèîííûé ïðîáîé äðåéôîâûõ äèîäîâ ñ ðåçêèì
âîññòàíîâëåíèåì // ÔÒÏ.� 2001.� ¹ 5.� Ñ. 629�632.
4. Ðàññåë Áèëë. Çàùèòà ñèñòåì ïåðåäà÷è äàííûõ îò ïåðåõîä-
íûõ ïðîöåññîâ. http://www.icquest.ru/html/articles/semtech_art.html
5. Ëåáåäåâ Ý. À., Äèòòðèõ Ò. Òîê, îãðàíè÷åííûé ïðîñòðàí-
ñòâåííûì çàðÿäîì, â ïîðèñòîì êðåìíèè è àíàòàçå (TiO2) // ÔÒÏ.�
2002.� ¹ 10.� Ñ. 1268�1271.
6. Òèõîäååâ Þ. Ñ., Òðóòêî À. Ô. Îáçîð è àíàëèç âîçìîæíî-
ñòåé ðàñ÷åòà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ è íåêîòîðûå èäåè ñî-
çäàíèÿ íîâûõ ÑÂ× ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ // Ñá. ñòàòüåé.
Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðèáîðû è èõ ïðèìåíåíèå.� Ì.: Ñîâ. ðà-
äèî.� 1971.� Âûï. 25.� Ñ. 315�328.
(�)ð�n�ð(+) (+)ð�n�ð(�)
Ò, °Ñ γ ïðè
I~Uγ
n ïðè
I~expqU/(nkT)
γ ïðè
I~Uγ
n ïðè
I~expqU/(nkT)
20 1,76 14 5 6,2
40 1,64 10,1 4,2 7,71
60 1,59 10,1 4,0 9,57
80 1,26 9,7 3,52 10,6
Ïðèìå÷àíèå: q � çàðÿä ýëåêòðîíà, k � ïîñòîÿííàÿ
Áîëüöìàíà
Òàáëèöà 2
Õàðàêòåðèñòè÷åñêèå ïàðàìåòðû p+GaAs�nGaAs�
p+GaAs-ñòðóêòóðû ïðè ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ âêëþ÷å-
íèÿ â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû
Ðèñ. 7. Êà÷åñòâåííûå ýíåðãåòè÷åñêèå çîííûå äèàãðàì-
ìû ð+�n�p+�ñòðóêòóðû
à)
p+GaAs
ï
ð+
�
+
á)
p+GaAs
ï
ð+
�
+
|