Діоди Ганна на основі варизонного GaInPAs

Проблема освоєння терагерцового діапазону за допомогою активних твердотільних приладів залишається актуальною. Для генерації міліметрових та субміліметрових електромагнітних хвиль використовують високошвидкісні транзистори, діоди Ганна, IMPATT діоди, резонансно-тунельні діоди та інші прилади. Однак на частотах понад 100-200 ГГц ці пристрої мають ряд фізичних проблем, які обмежують граничну частоту. В даний час варизонні напівпровідники привертають інтерес розробників як перспективний матеріал для таких пристроїв, у тому числі тих, що працюють на ефекті міждолинного переносу електронів. У даній роботі представлені результати числових експериментів по генерації автоколивань струму в діодах Ганна на основі варизонного напівпровідника GaInPAs із довжиною транзитної області 1,0 мкм та концентрацією іонізованих домішок в ній 9·1016 см – 3. Були досліджені GaPAs – GaAs, GaInP – GaAs, GaPAs – InP, GaInP – InP, GaPAs – Ga0.5In0.5As і GaInP – Ga0.5In0.5As діоди. Моделювання проведено за допомогою температурної моделі міждолинного переносу електронів у варизонних напівпровідниках. У таких діодах може бути реалізований доменний режим нестабільності струму і відбуватися незатухаючі коливання струму, на відміну від діодів Ганна на основі однорідних GaAs, InP і Ga0.5In0.5As, в яких незатухаючі коливання струму не відбуваються. В статті показано, що застосування варизонного GaInPA збільшує потужність коливань діодів Ганна у порівнянні з однорідними напівпровідниками GaAs, InP та Ga0.5In0.5As, а спектр автоколивань, що виникають в приладі, містять чітко розпізнану принаймні третю гармоніку в терагерцовому діапазоні. Максимальна потужність основного режиму складає 19,4 мВт на частоті 98 ГГц в Ga0.58In0.42P – Ga0.5In0.5As діоді. Вищі гармоніки, що присутні в спектрі коливань, мають потужність другої гармоніки – 1,0 мВт і третьої гармоніки – 0,2 мВт.