Активні елементи на основі InGaAs зі статичним катодним доменом для терагерцового діапазону

Автори О.В. Боцула , К.Г. Приходько , В.А. Зозуля
Приналежність

Харківський національній університет ім. В.Н. Каразіна, пл. Свободи, 4, 61077 Харків, Україна

Е-mail oleg.botsula@karazin.ua
Випуск Том 11, Рік 2019, Номер 1
Дати Одержано 03 грудня 2018; у відредагованій формі 06 лютого 2019; опубліковано online 25 лютого 2019
Посилання О.В. Боцула, К.Г. Приходько, В.А. Зозуля, Ж. нано- електрон. фіз. 11 № 1, 01006 (2019)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.11(1).01006
PACS Number(s) 85.30.Fg, 73.40.Kp, 73.40. – c
Ключові слова Діоди (9) , Ударна іонізація (5) , Шар із змінною шириною забороненої зони, Домен (17) , Напруженість електричного поля (5) , Склад з’єднання.
Анотація

Радіометричні системи терагерцового діапазону, двовимірні системи візуалізації, терагерцова томографія та спектроскопія тощо потребують джерел шуму на частотах вище 100 ГГц. Частотні можливості широко використовуваних елементів обмежені. Відомо, що діоди зі статичним катодним доменом (або DCSD) також є джерелами шуму в згаданих діапазонах. Через низький рівень легування, DCSD можна розглядати як перспективні активні елементи для застосування на ультрависоких частотах. У статті описані активні діодні елементи на основі InGaAs із змінною шириною забороненої зони зі статичним катодним доменом. Вони мають структуру n+-n–-n-n+ типів і довжину близько 1 мкм, де n – область низького рівня легування товщиною 0-0,5 мкм. Діоди вважаються активними елементами як для генерації шумів, так і для електромагнітних коливань струму. Принцип роботи діодів базується на ударній іонізації в статичному домені сильного електричного поля в катоді. Наведено результати моделювання методом ансамблю Монте-Карло. Показана можливість генерації шуму в діапазоні від 100 до 500 ГГц. Спектральна щільність потужності шуму визначена у важливих областях електромагнітного спектра, що відповідає атмосферним вікнам. Розглянуто вплив рівнів легування та фракції галію на область GaInAs катодного контакту.Знайдено генерацію коливань струму в діапазоні 100-200 ГГц. Наведено оцінки ефективності генерації. Максимальна ефективність відповідає частоті близько 130 ГГц і її значення становить 1-2 %. Межа коливань частоти діода перевищує 180 ГГц. Розглянутий режим подібний до режиму накопичення граничного просторового заряду.

Перелік посилань