Енергетичні та частотні властивості планарних n+-n-n+ діодів з бічними активними границями

У роботі досліджується генерація електромагнітних коливань у довгохвильовій частині терагерцового діапазону GaAs діодами. Діоди є планарними структурами довжиною 1,28 мкм, шириною 0,32 мкм та концентрацією донорної домішки 6·1022 м – 3. Вони мають провідний канал, який розміщено на напівізолюючій підкладці, два контакти та активну бічну границю у вигляді області n-типу, яка розміщуються між каналом і металевим електродом та електрично з'єднана з омічним контактом аноду. Електронні процеси в структурі аналізуються з використанням багаточастинкового методу Монте-Карло. Показано, що в таких діодах виникають нестійкості струму, які можна пов'язати з ефектом міждолинного переносу електронів. Проте залежності постійного струму від напруги не мають вираженої ділянки з від'ємною диференціальною провідністю, що пов'язано з існуванням областей з високою напруженістю електричного поля в анодній частині діода. Одночасне існування ефекту міждолинного переносу електронів в каналі та в області бічної границі призводить до збільшення частоти коливань та розширення частотного діапазону роботи. Визначено ефективність коливань та частотні властивості приладів та встановлено, що їх частотний діапазон роботи знаходиться в інтервалі від 100 до 300 ГГц, а максимальні значення ефективності генерації складають близько 3 % на частоті 150-180 ГГц. Досліджено вплив положення і розміру елементів бічної границі на частотні та енергетичні властивості приладів. Показано, що частотний діапазон діодів визначається в основному товщиною бічного активного елемента. Максимальну частоту генерації (до 300 ГГц) та ширину частотного діапазону отримано для діодів з товщиною бічного елементу 0,32 мкм, проте їх максимальна ефективність менше 1,4 %.