Пашковський А. Б. ФГУП НПП «Исток» 141190, Росія, Московська обл. г.Фрязіно, Вокзальна 2а Тел.: (095) 4658620, e-mail: eugenegolant@mail.ru

хвильова функція (5) буде точним рішенням нестаціонарного рівняння Шредінгера (1) для лінійного осцилятора без високочастотного поля при будь-яких а. Використовуючи (5,6) методику [5] легко узагальнити і на випадок систем містять параболічні ями чи бар’єри.

Рис. 2. Діапазон форм ВАХ при Umax= 0.5 В.

Fig. 2. Range of shapes for current-voltage characteristics at Umax=0.5 V

Таб. 1 Ступені BAX в залежності від Umax і Ев.

Umax> В

CD

CO

m

Ш

BAX

0.3

0.0+0.02

лінійна

0.05±0.02

квадратична

0.10±0.02

кубічного

0.15±0.02

4-й ступінь

0.20±0.02

5-й ступінь

0.5

0.0+0.05

лінійна

0.10±0.02

квадратична

0.15±0.02

кубічного

0.18±0.01

4-й ступінь

0.20±0.01

5-й ступінь

Які значення параметра Ев. В діапазоні від 0 до

0, 2 еВ дають, наприклад, квадратичну, а які – кубічного ВАХ, залежить від робочого діапазону напруг Umax (Тобто від амплітуди гетеродина). Чим більше амплітуда Umax, Тим більше довжина ділянки ВАХ, за якою відбувається «усереднення» її кривизни (табл.1).

Діаграми (ступінь ВАХ – параметри шарів)

Для побудови залежностей ступеня ВАХ від параметрів шарів ми вираховували, як залежить від них параметр Ев і підганяли цю залежність квадратичним многочленом.

Ефективна висота бар’єру Ев = Е0Р дорівнює різниці двох енергій: енергії Eres резонансу в потенційній ямі між бар’єрними шарами і енергії Фермі ЕР предбарьерних шарів. Ця ефективна енергія Фермі ЕР має характерне значення 50 меВ і визначається рівнем легування nSi самих крайніх шарів близько металевих електродів за відомою формулою EF(nSi)=(h2/2m)(3jt2nSi)2/3.

Рис. 3. Ступінь ВАХ в залежності від товщини Nw і частки х AI при п = 3х1018 см ‘3 і Umax= 0.3 В.

Fig. 3. Degree of current-voltage characteristics t/s. Nw thickness and fraction x Al at n=3×1018 cm’3 and U та ^ О.З V

Знайдену чисельними методами залежність Е0 від товщини середнього шару (потенційної ями) і змісту AI в бар’єрних шарах AIGaAs (висоти потенційного бар’єру) ми підганяли многочленом другого порядку. Розрахунки показали, що залежністю Е0 від ширини бар’єрних шарів можна знехтувати. В результаті було отримано сімейство діаграм виду ріс.З.

3. Порівняння з експериментом

По заданому робочому діапазону напруг Umax= 0.3 В діода і необхідної формі ВАХ – куб визначаємо з діаграм частку алюмінію і ширину середнього шару при n (Si) = 2×1018 1/см3 . З ріс.З видно, що для отримання третього ступеня ВАХ зручно взяти х А1 = 1, тобто бар’єрні шари з чистого AlAs без Ga. Інші параметри шарів: ширину середнього шару беремо на середині діаграми Nw = 8 атомних GaAs шарів (по 0.565 нм). Ширини бар’єрних шарів Nb = 5 шарів. Діоди з такими параметрами були виготовлені відомими раніше описаними методами [1]. Порівняння виміряних ВАХ діодів з розрахунковими за запропонованою аналітичної формулі показано на рис.4.

Експериментальні ВАХ мають антисиметричною кубічний вид і параметр Ев= 0.08 ± 0.03 еВ, що добре збігається з розрахунковим.

Рис. 4. Порівняння експериментальних і розрахункових ВАХ.

Fig. 4 – Comparison of test and design current-voltage characteristics

4. Висновок

Отримано аналітична формула для вольт-амперної характеристики резонансно-тунельних діодів. З цієї формули отримані діаграми (форма ВАХ – параметри шарів) із зазначенням допустимих технологічних похибок. При зміні параметрів шарів форма ВАХ змінюється від лінійної до п’ятого ступеня. За заданою кубічної формі ВАХ були визначені параметри шарів, виготовлені діоди і субгармонійних змішувачі на їх основі, що показали хороший збіг експерименту з розрахунком.

5. Література

1. Георгіївський А. М., Гоомов Д. В., Дудін К. В. та ін II Мікроелектроніка, 25 (4), 1996, 249-258.

2. Іванов Ю. А., Малишев К. В., Перунів Ю. М., Федорко-ва Н. В. / / 8-я Междунар. Кримська конф.: «СВЧ техніка і телекомунікаційні технології», 1998, Севастопольський Держ. Техн .. університет, Крим, Україна., Матеріали конф. 2, 590-591.

3. Іванов Ю. А., Малишев К. В., Перунів Ю. М., Федорко-ва Н. В./А2-Я Міжнар. Кримська конф.: «СВЧ техніка і телекомунікаційні технології», 2002, Севастопольський Держ. Техн .. університет, Крим, Україна., Матеріали конф. 2, 491-492.

4. Алкея Н. А., Голант Е. І., Пашковський А. Б.II тринадцятий Міжнар. Кримська конф.: «СВЧ техніка і телекомунікаційні технології», 2003, Севастопольський Держ. Техн .. університет, Крим, Україну., Матеріали конф. 528-529.

5.  J. P. Sun, G. I. Haddad, P. Mazumder and J. L. Schul- /na/7.//Proceedings of the IEEE, 86(4), 1998, 641-61.529.

6.  P. J. Turley, S. W. Teitsworth.I/Physical Review B, 44(7), 1991, 3199-210.

FORMING OF AIGaAs NANODIODE CURRENT-VOLTAGE CHARACTERISTICS

Ivanov Yu. A., Malischev К. V., Fedorkova N. V.

N. E. Bauman Moscow State Technical University (N.E. Bauman MSTU)

5 Second Baumanskaya St., Moscow, Russia

Abstract – The analytic formula for AlxGa^xAs resonant- tunneling diode current-voltage characteristic (VCC) is obtained. It is applicable at the following restrictions: 1) the voltage across the diode is less then Upeak, 2) the mole fraction x Al in barrier AlxGa^xAs layers is more than 0.4, 3) thickness of well GaAs layer is from 5 to 10 GaAs layers. The diagrams (degree of power-behaved VCC – parameters of layers) and technological parameter tolerance are obtained from this formula. VCC shape l~Un alters from n=1 up to n=5, when parameters of layers are changed. Parameters of layers were determined for l~U3 VCC, diodes were made and subharmonic mixers on their basis were investigated. The good consent of experiments with the theory is obtained.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»