• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

ВАРИЗОННЫЙ AlGaInAs-ДИОД ГАННА

Рубрика: 
ВАКУУМНАЯ И ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Стороженко, ИП, Кайдаш, МВ
Organization: 

Национальный фармацевтический университет

Национальный фармацевтический университет
53, ул. Пушкинская, Харьков, 610027, Украина
E-mail: storozhenko.igor@gmail.com
https://doi.org/10.15407/rej2016.03.052
Язык: Русский
Аннотация: 

Диоды Ганна – активные элементы для генерации электромагнитных волн в миллиметровом диапазоне. Повышение их    выходной мощности и предельной частоты генерации является актуальной задачей. Один из способов увеличения указанных характеристик диодов Ганна – использование варизонных полупроводников. В статье представлены результаты числовых экспериментов      по генерации электромагнитных колебаний с помощью диодов Ганна на основе варизонного соединения AlGaAs-GaAs-InGaAs. Исследования проведены с помощью температурной модели междолинного переноса электронов в варизонных полупроводниках. Длина активной области диода составляла 2,5 мкм с концентрацией ионизированных примесей в ней 1016 см–3. Показано, что AlGaAs-GaAs-InGaAs-диоды могут быть использованы в качестве активных элементов для генерации электромагнитных колебаний миллиметрового диапазона. В GaAs-InxGa1–xAs- и Al0,2Ga0,8As-GaAs-InxGa1–xAs-диодах выходная мощность почти линейно растет с процентной долей InAs в интервале от 0 до 50 %. Максимальное значение выходной мощности Р = 12,2 кВт×см–2 на частоте f = 45 ГГц и с эффективностью h = 10,5 % имеет GaAs-Ga0,5In0,5As-диод. Наибольшую эффективность генерации h = 11,3 % при Р = 10,6 кВт×см–2 и f = 41 ГГц – Al0,2Ga0,8As-GaAs-In0,5Ga0,5As-диод. Al0,2Ga0,8As-GaAs-диод по выходной мощности и эффективности генерации в 2–3 раза уступает названным выше. Результаты исследования расширяют знания о физических процессах переноса носителей заряда в сложных полупроводниковых структурах и могут быть использованы для технологических разработок новых быстродействующих приборов на основе полупроводников А3В5. 
Ключевые слова: варизонный полупроводник, выходная мощность, диод Ганна, домен, междолинный перенос электронов, температурная модель, терагерцевая электроника, эффективность генерации

Статья поступила 23.05.2016
УДК 621.382.2
Radiofiz. elektron. 2016, 21(3): 52-57
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Современные радиоэлектронные системы терагерцового диапазона / В. М. Исаев, И. Н. Кабанов, В. В. Комаров, В. П. Мещанов // Докл. ТУСУРа. – 2014. – 34, № 4. – С. 5–21.
  2. Kürner T. Towards Future THz Communications Systems / T. Kürner // Terahertz Science and Technology. – 2012. – 5, N 1. – P. 11–16.
  3. Terahertz wireless communications based on photonics technologies / T. Nagatsuma, S. Horiguchi, Y. Minamikata et al. // Optics Express. – 2013. – 21, N 21. – P. 23736–23747.
  4. Woodward Т. 100 Gb/s RF Backbone / Т. Woodward [Elect-ronic resource]. – Access mode: www.darpa.mil/ program/ 100-gb-s-rf-backbone. – Screen title.
  5. Майская В Освоение терагерцовой щели. Полупроводниковые приборы вторгаются в субмиллиметровый диапазон / В. Майская // Электрон. НТБ. – 2011. – № 8. – С. 74–87.
  6. Fabrication of 150-nm T-Gate Metamorphic AlInAs/GaInAs HEMTs on GaAs Substrates by MOCVD / H. Li, Z. Feng, C. W. Tang, K. M. Lau // IEEE Electron Device Lett. – 2011. – 32, N 9. – Р. 1224–1226.
  7. In0.53Ga0.47As planar Gunn diodes operating at a fundamental frequency of 164 GHz / A. Khalid, C. Li, V. Papageogiou et al. // IEEE Electron Device Lett.– 2013. – 34, N 1. – P. 39–41.
  8. Experimentally estimated dead space for GaAs and InP based planar Gunn diodes. / M. I. Maricar, A. Khalid, G. Dunn et al. // Semiconductor Science and Technol. – 2015. – 30, N 1. – P. 012001 (5 p.).
  9. The use of linearly graded composition AlGaAs injectors for intervalley transfer in GaAs: theory and experiment / N. R. Couch, P. H. Beton J. Kelly, M. M. Kerr // Solid State Electron. – 1988. – 31, – N 3–4. – Chap. 6. – Р. 613–616.
  10. Hot electron injector Gunn diode for advanced driver assistance systems / A. Forster, M. I. Lepsa, D. Freundt et al. // Appl. Phys. A: Materials Science & Processing. – 2007. – 87, Iss. 3. – P. 545–558.
  11. Storozhenko I. P. Simulation of transferred electron devices with linearly graded composition of 3–5 threefold semiconductor in active zone. / I. P. Storozhenko, E. D. Prokhorov, Yu. V. Arkusha // Int. J. of Infrared and Millimeter Waves. – 2004. – 25, N 6. – P. 879–890.
  12. Стороженко И. П. Особенности возникновения и дрейфа волн объемного заряда в приборах с междолинным переносом электронов на основе варизонного GaPx(z)As1–x(z) / И. П. Стороженко // Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. – Х., 2007. – 12, № 1. – С. 243–249.
  13. Стороженко И. П. Частотные возможности диодов с междолинным переносом электронов на основе варизонного Inx(z)Ga1–x(z)As c различными катодными контактами / И. П. Стороженко // Радиотехника и электрон. – 2007. – 52, № 10. – С. 1253–1259.
  14. Стороженко И. П. Диоды Ганна на основе варизонного Alx(z)Ga1–x(z)As c различными катодными контактами / И. П. Стороженко // Радиофизика и радиоастрономия. – 2006. – 11, № 2. – С. 186–197.
  15. Стороженко И. П. Варизонные InP1–x(z)Asx(z) диоды Ганна с различными катодными контактами / И. П. Стороженко // Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. – Х., 2006. – 11, № 3. – С. 421–429.
  16. Storozhenko I. P. Graded-gap AlInN Gunn Diodes / I. P. Storozhenko, A. N. Yaroshenko, M. V. Kaydash // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. – 2012. – 15, N 2. – P. 176–180.