Ударная ионизация в коротких диодах на основе AlzGa1–zN

Abstract

Освоение миллиметрового и терагерцевого диапазонов является одной из актуальных задач радиофизики. Однако на сегодняшний день набор активных элементов, способных работать в указанных диапазонах, ограничен. Ударная ионизация в широко-зонных нитридных соединениях является быстропротекающим процессом и может быть использована в активных элементах указанных диапазонов. В данной работе исследуется перенос заряда в коротких (с длиной активной области менее 0,3 мкм) диодных структурах на основе AlzGa1–zN с целью определения условий возникновения и особенностей ударной ионизации, а так же ее влияния на характеристики приборов. Показана возможность получения локализованной области с высокой напряженностью электрического поля, достаточной для возникновения ударной ионизации и управления ею путем изменения распределения состава AlzGa1–zN по длине диода. Результатом исследований является определение основных закономерностей развития ударной ионизации в предложенных диодных структурах. Они являются ориентиром для дальнейшего детального анализа физических процессов и практической реализации таких структур.

Освоєння міліметрового і терагерцового діапазонів є однією із актуальних задач радіофізики. Проте на сьогодні набір активних елементів, що здатні працювати у вказаних діапазонах, є обмеженим. Ударна іонізація в широкозонних нітридних сполуках представляє собою швидкоплинний процес і може бути використана в активних елементах зазначених діапазонів. У цій роботі досліджується перенессення заряду в коротких (з довжиною активної області менше 0,3 мкм) діодних структурах на основі AlzGa1–zN з метою визначення умов виникнення та особливостей ударної іонізації, а також її вплив на характеристики приладів. Показано можливість отримання локалізованої області з високою напруженістю електричного поля, достатньою для виникнення ударної іонізації та керування нею шляхом зміни розподілу складу AlzGa1–zN по довжині діода. Результатами досліджень є визначення основних закономірностей розвитку ударної іонізації в запропонованих діодних структурах. Вони є орієнтиром для подальшого детального аналізу фізичних процесів та практичної реалізації таких структур.

The development of millimeter and terahertz wave ranges is one of the main objectives of radiophysics. However, there are not many active elements that can operate in those ranges. Impact ionization in wide gap semiconductors is a fast process and can be used in active elements operating in these ranges. In this paper the charge transfer in short diodes (the length of the active area is less than 0.3 m) is considered. The purpose of the study is to determine the appearance conditions and peculiarities of impact ionization. The influence of impact ionization on devises characteristics is determined. The possibility of creating localized high electric field region is shown. The field magnitude is enough for obtaining impact ionization. It is a possibility to operate the impact ionization by changing the AlzGa1–zN composition distribution along the diode. The result of the study is the determination of properties of impact ionization in the proposed structures. They can be used for further detailed analysis of physical processes of the structures and their manufacturing.