Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.gpad.ac.ru/collaborations/ifm.doc Дата изменения: Wed Jul 5 09:01:13 2006 Дата индексирования: Mon Oct 1 20:08:26 2012 Кодировка: koi8-r

Важнейшие результаты законченных фундаментальных и прикладных
исследований, полученные в 2005 г. в рамках международного сотрудничества в
ИФМ РАН и рекомендованные ученым совета Института в отчет РАН.

1. Предсказана и обнаружена отрицательная дифференциальная
проводимость (ОДП) твердого раствора GaAs1-xNx, вызванная ускорением в
сильном электрическом поле E ~10 кВ/см электронов с непараболичным законом
дисперсии. Эффект обусловлен сменой знака эффективной массы «разогретыми»
электронами. Предельная частота ОДП составляет 1.5(2.0 ТГц, что более чем
на порядок превышает соответствующее значение для междолинного перехода
электронов в GaAs (эффект Ганна), запрещенного в GaAs1-xNx вследствие
расщепления ( и Х долин. Это открывает новые возможности для построения
активных полупроводниковых устройств на горячих носителях тока.

Авторы: А.А.Игнатов, (ИФМ РАН)
A. Patane, D. Fowler, O. Makarovsky, J. Endicott, L. Eaves, D.K. Maude,

School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, Nottingham NG7
2RD, UK

M. Hopkinson, G. Hill, L. Geelhaar, H. Riechert
Infineon Technologies, Corporate Research Photonics, 81730 Munich, Germany

Аннотация:
Мы показываем, что манипуляция энергетического зонного спектра
арсенида галлия путём добавления небольшого (0.1%) количества азота
представляет собой мощное средство для управления динамикой электронов
проводимости в полупроводниках. В частности, мы теоретически предсказали и
экспериментально обнаружили сильно выраженный эффект отрицательной
дифференциальной проводимости (ОДП) в твердом растворе GaAs1-xNx, вызванный
ускорением электронов сильным (E ~10 кВ/см) электрическим полем в область
отрицательных эффективных масс энергетического зонного спектра.
Обнаруженный эффект принципиально отличен как от эффекта ОДП вызванного
междолинным переходом электронов, так и от эффекта ОДП вызванного
осцилляциями Блоха в полупроводниковых сверхрешетках. Расчёты показывают,
что обнаруженный эффект имеет значительно, т.е. более чем на порядок,
высокие предельные частоты чем эффект междолинного перехода электронов и
может служить основой для создания нового поколения активных
полупроводниковых устройств на горячих носителях тока.
Иллюстративный материал:
[pic]
Рис 1. Атом азота, инкорпорированный в решётку GaAs.


















Рис.2 (а) Энергетический спектр электронов в зоне проводимости GaAs1-
xNx (x~1%), вычисленный исходя из модели анти пересечения двух зон. (б)
Зависимость групповой скорости электронов в нижней подзоне от волнового
числа. (с) Энергетическая зависимость эффективной массы электронов,
иллюстрирующая возникновение эффекта отрицательных эффективных масс.





















Рис. 3 (а) Измеренная вольтамперная характеристика селективно
легированного проводящего канала GaAs1-xNx (x~1%), иллюстрирующая эффект
отрицательной дифференциальной проводимости. (б) Результаты расчетов
выполненные на основе квазиклассической теории электронного транспорта в
полупроводниках с сильно непараболичным электронным спектром.

[pic]
Рис. 3 Рассчитанная зависимость предельной частоты эффекта
отрицательной дифференциальной проводимости в GaAs1-xNx (x~1%) для
параметров рассеяния реализуемых в условиях эксперимента (сплошная кривая).
Вставка демонстрирует возможные вариации предельных частот в твёрдых
растворах InyGa1-yAs1-xNx



Публикации:
1. A. Patane, A. Ignatov, D. Fowler, O. Makarovsky, L. Eaves, L.
Geelhaar, and H. Riechert. "Hot electrons and negative differential
conductance in Ga(AsN)" Physical Review B 72 , 033312 (2005).

2. A. Ignatov, A. Patane, O. Makarovsky, and L. Eaves "Terahertz response
of hot electrons in dilute Ga(AsN) alloys" Applied Physics Letters
(принято к печати).


3. A. Patane, L. Eaves, J. Endicott, D. Fowler A. Ignatov, D.K. Maude, M.
Hopkinson, G. Hill, L. Geelhaar, and H. Riechert. "Dilute Ga(AsN)
alloys: a new material for hot electron devices", Аbstracts of the
14th International Conference on Nonequilibrium Carrier Dynamics in
Semiconductors (HCIS 14), Chicago, July 24-29, 2005, p. WE 1-2.)

-----------------------
N

Ga

As