Субмиллиметровый диод на арсенид–галлиевой наноструктуре

Abstract

Рабочая частота диода субмиллиметрового диапазона на AlGaN/GaN однобарьерной наноструктуре с нерезонансным туннелированием электронов определяется инерционностью их туннелирования через потенциальный барьер этой структуры. С целью повышения рабочей частоты исследуется аналогичный диод на AlGaAs/GaAs наноструктуре, где эффективная масса и, следовательно, инерционность туннелирования электрона меньше. Получены зависимости отрицательной проводимости (ОП) и реактанса диода от его диаметра, пролетного угла, частоты и времени туннелирования. Определены оптимальные значения диаметра и угла пролета, соответствующие максимуму ОП диода при различном времени туннелирования. Показано, что рабочая частота арсенид–галлиевого диода выше, чем таковая нитрид–галлиевого диода при одинаковых параметрах барьерного слоя. Максимальная ОП для арсенид–галлиевого диода меньше ее величины для нитрид–галлиевого диода с таким же временем туннелирования. Полученные результаты подтверждают целесообразность проведенных исследований.

Робоча частота діода субміліметрового діапазону на AlGaN/GaN однобар’єрній наноструктурі з нерезонансним тунелюванням електронів визначається інерційністю їх тунелювання через потенційний бар’єр цієї структури. З метою підвищення цієї частоти вивчається імпеданс аналогічного діода на AlGaAs/GaAs наноструктурі, де ефективна маса електрона, а отже й інерційність його тунелювання менші. Отримано залежності від’ємної провідності та реактанса діода від його діаметра, пролітного кута, частоти та часу тунелювання. Визначено оптимальні значення діаметра та пролітного кута, які відповідають максимуму від’ємної провідності діода при різній величині часу тунелювання. Показано, що робоча частота арсенід–галієвого діода вища, ніж така нітрид–галієвого діода при однакових параметрах бар’єрного шару. Максимальна від’ємна провідність арсенід–галієвого діода менша її величини для нітрид–галієвого з таким же часом тунелювання. Отримані результати підтверджують доцільність проведених досліджень.

Operating frequency of submillimeter wave range diode on AlGaN/GaN one-barrier nanostructure with nonresonant tunnelling of electrons is determined by an inertia of electron tunneling under potential barrier of the structure. With the aim to increase the operating frequency in the present work the same diode on AlGaAs/GaAs nanostructure is investigated, where effective mass and, hence, tunneling inertia of electron is less. Dependences of negative conductance and a reactance of the diode on its diameter, transit angle, frequency and tunneling time have been obtained. Optimal values of diode diameter and transit angle, which correspond to maximal negative conductance of the diode with different tunneling time, have been determined. It has been shown that operating frequency of gallium arsenide diode is one and a half more than the same of gallium nitride diode with equal parameters of a barrier layer. Maximal negative conductance of gallium arsenide diode is less than its value for gallium nitride diode with the same tunnelling time. The expediency of the investigations is confirmed by the obtained results.