Генерація у GaN діоді з 2D-h-BN- шаром

В роботі ми дослідили роботу гібридного 2D-3D гетероструктурного діода в режимі ганніських коливань. Діод являєє собою структуру на основі GaN, що містить канал n-типову на сапфіровій підкла-дці з гексагональним моношаром нітриду бору (h-BN), що розташований поверх нього. Моделювання роботи діода було проведено за допомогою багаточастинкового методу Монте-Карло самоузгоджено з числовим розв'язанням системи рівнянь теплопровідності. Використовувалася модель нагрівання на основі макроскопічних теплових параметрів матеріалів. Довжина діода приймалася близькою до 1 мкм, а концентрація донорів – 0,6·1023 – 1023 м – 3. Проведено порівняння характеристик на постійному струмі та коливальних характеристик діодів з моношаром h-BN та без нього. Максимальна ефектив-ність коливань була оцінена в межах можливого діапазону постійних напруг живлення з урахуван-ням ударної іонізації та впливу нагрівання.Наше моделювання показує, що мікрохвильові коливання в n+-n-n+ GaN діоді обмежені ударною іонізацією та саморозігріванням і залежать від напруги живлення та концентрації легуючої домішки. Було отримано розподіли температури в діоді. При вищій концентрації коливання можуть бути повністю придушені ударною іонізацією та ефектом саморозігрівання. Існує вузький діапазон постійних напруг, в якому виникають коливання. Додавання моношару h-BN на поверхню діода може зменшити вплив локального перегріву. Було продемонстровано, що присутність h-BN впливає на величину та перерозподіл температури в прольотній області діода. Діапазон частот, в якому відбувається генерація, звужується, а максимальна ефективність у п'ять разів нижча порівняно з випадком, коли ударна іонізація та самонагрівання не враховується. У деяких випадках за високого легування мікрохвильові коливання з'являються лише в діоді з моношаром h-BN.