Вплив легування на ефективність роботи GaAs - діодів з бічною границею на основі варізонного GaInAs
DOI:
https://doi.org/10.26565/2311-0872-2023-39-03Ключові слова:
ефект міждолинного перенесення електронів, активна бічна границя, молярна частка, варізонний шар, ударна іонізація, розсіяння, чисельне моделювання, субтерагерцовий діапазон.Анотація
Актуальність. Розвиток сучасних систем зв’язку, безпеки та медицини потребує компактних джерел терагерцового випромінювання які здатні працювати при нормальних умовах. Одним з приладів, які здатні забезпечити генерацію терагерцових коливань у низькочастотній частині терагерцового діапазону залишаються діоди, що працюють на ефекті міждолинного перенесення електронів. Модифікація планарних варіантів таких приладів дозволяє підвищити ефективність та граничні частоти їх роботи. Планарні діоди, що містять бічну активну границю, яка являє собою варізонний напівпровідник розглядаються як можливі твердотілі джерела терагерцового випромінювання. Оптимізація їх параметрів є важливий процес, що дозволить підвищити ефективність їх роботи.
Метою роботи є дослідження впливу концентрації легуючої домішки на характеристики планарних GaAs- діодів з активною бічною границею на основі варізонного InGaAs
Методи і методологія. Для отримання характеристик діода проводиться числове моделювання процесів переносу заряду в ньому з використання багаточастинкового методу Монте-Карло з врахуванням усіх актуальних механізмів розсіяння та процесу ударної іонізації. У роботі обчислюються залежності густини струму при різній величині постійної напруги на діоді, а також визначаються оптимізовані за діючою напругою на діоді ефективності та потужності змінного струму при роботі діода в режимі генерації. Всі обчислення проводяться для різних концентрацій донорної домішки в каналі діода та в активній бічній границі на частотах резонатора 200 ГГц та 250 ГГц.
Результати. Показано існування оптимальних концентрацій та співвідношення між концентраціями в каналі діода та бічній границі. Максимальна величина ефективності відповідає концентрації в каналі близько 1017 см-3 та концентраціям донорної домішки активній бічній границі 2·1016 см-3 при генерації на частоті 250 ГГц.
Висновки. Оптимальна концентрація для GaAs- діода Ганна з довжиною 1,28 мкм є більшою 1017 cm-3 в каналі діода і складає близько 2·1016 cm-3 у АБГ. Існує можливість отримання оптимальних умов для генерації на максимальних частотах роботи діода.
