Диод ганна

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 367815

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено21,12.70 (21) 1602379/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.09.75, Бюллетень № 35 (45) Дата опубликования описания 23.01.7 (51) М. Кл.

Н 03Ь7/06

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэооретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. В. Грехов, М. E. Левинштейн и М. С. Шур (71) Заявитель

Физико-технический институт им. A. Ф. Иоффе (54) ДИОД ГАННА рой движется домен в условиях пробоя возникает область! повышенной проводимости, с большой скоростью перемещающаяся вдоль образца. Такая область повышенной проводимости может быть использована для целей сканирования (развертки) и считывания сигналов.

Однако поскольку в этих приборах пробои происходит в том же веществе, в котором формируется и движется домен сильного поля, вследствие пробоя усиливается неоднородность в распределении носителей вдоль прибэра (структуры). Как известно, неоднородность в распределении носителей резко снижает срок службы и технические характеристики приборов и структур с доменами сильного поля, Генерация доменов сильного поля наблюдается лишь в ограниченном классе вецеств. Оптические и электрические свойства этих веществ являются далеко не оптимальными с точки зрения технических приложений упомянутых выше явлений, возникающих при пробое. Так, в частности, поскольку ! число веществ, в которых наблюдается ге1

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники.

Известны полупроводниковые приборы и структуры, например диод Ганна, в которых генерируются домены сильного поля. Быстро движущаяся локальная область сильного поля (домен) используется для разнообразных технических применений. B частности, важные технические применения могут быть получены благодаря явлению лавинного умножения носителей (пробою), в сильном электрическом поле домена, При пробое в домене генерируется электронно-дырочные пары. Их последующая рекомбинация обуславливает излучение и в условиях пробоя в домене может возникать спонтанное и стимулированное излу-. чение. Таким образом, полупроводниковые структуры, в которых генериру отся домены сильного поля, в условиях пробоя могут быть использованы в качестве полупроводниковых источников света.

При пробое в домене повышается число носителей в области сильного поля. Поэтому в полупроводниковой структуре, по кото-, (53) УДК 621.382(088,8) 367815 нерация доменов ситьного поля ограничено,,? то ограничен и набор частот, которые могут генерироваться при излучении из домена, По оводники - узкой запрещенной зоной олупр е п сбоя

?coTopbIB мОГЛН бы служить B режиме про Оя в домене весьма перспективными источниками излучения ь инфракрасной области не могут быть использованы дпя технических приложений, поскольку B некоторых из этих вешеств домены сильного поля, вообше не могут возникать (GII,.85 ), а в некоторых домены возникают >.Опьк 0 B ВЕСЬ а экзотических и технически трудно осушест

1". -" имых условиях. HBHpHi ер., B IA I i5 домены

Всзника10т тОлькО B y c.лсвиях давления опизкого по Величине к давлению. разрушаю. шему материал„В 3. 1?.8ь домены генерируют ся топ ко в т"-чение о ie=?ь короткого

1 времени (1 0-8 - 1 О- сек, Известен также полупроводниковый прибор, состояший из диода Ганна, пакрытага слоем диэлектрика. Однако упомянутое покрытие изготавливалось из веществ с большим пороговым полем ударной ианизации

: (например, ВаТ G ;, чем у материала Ганна.

1 1

В таких Вешествах не возникает ударная ионизация при движении домена сильного поля в образце 1 аким образом, упсмя?гу1 тый полупроводниковый прибор„ссстояший

ЗО из дноua Г аHIи?нHа H пHоO.к рp.ы IIто01го 0 сOлоем диэлектрика с порогсвь-м полем ударной исниза ии большим чем у материала., Ho Hozopo? iy движутся домены, не обладает преимушест-. вами перед диодом Ганна при ег0 использовании В режиме пробоя B домене сильнсго поля. Цепь изобретения состоит в расширении класса BPLUecTB, в которых может и1бпюгаться быстро движушаяся область

cH Jib Ho? 0 HoJ1H, п011ьсдяшая к лавинному размножая?1ю носителей (пробою) и в уве"личении равномерности распределения носителей в условиях пробоя.

?1ель достигается путем нанесения на

15 поверхность или часть поверхности полупраьодникавай структуры, в которой генерируются домеиы сильного поля, покрытия из полупроводникового материала с меньшим пороговым полем ударной ионизации, 5О чем у ве?цества, из которого изготовлена полупроводниковая структура, HB чертеже показан попупрсвод?111ксьыи, прибор, содержащий полупроводниковую, 55

1 труктуру, в которой генериру?отся дсменЫ сильного поля, покрытую слоем сиециапьиого ш» HpOBOJIHHHOBOI o iivi диэлектрического

?и атЕРИ 11П?1, 60

В попупроводникоьой структуре 1 с контактами Л генерируется домен сильного поля 3, Сильное поле домена проникает в материал покрытия 4 за "÷åò краевого эффекта и создает в нем область сильног1 поля 5, движушуюся вместе с доменом 3„.

Характерный размер области сильного поля

5 приблизительна равен ширине домена д (в пределах этой области напряженность поля примерно равна напряженности поля в домене). В качестве материала покрытия

4 выбирается материал с мечьшим пороговым полем ударной ионизации, чем у вешества полупроводниковой струкгуры 1.

Напряженность в домене cHm-ного поля ,3 и В области сильного пспя 5 зависит от напряжения смешения, поданного на контакты 2 полупроводниковой структурь? -. От параметров полупроводнйковой ствуктурь.

Упомянутые напряжения и параметры Вырира?отся таким образо?л, чтобы напряженность ноля в области 5 превышала порогоВое поле ударной ионизации в материале

;,1окрытия 4. В то же время напряженность поля в домене может быть меньше,, чем ПОроговое попе ударной иснизации в ВешестВе полупроводниковой структуры 1. Вследствие ударной ионизации в области сильного поля 5 возникает пробой В материале поI крытия 4„.

ПслупрсьОдниксвый прибор 10жет Выполнять несколько функций., В слу" - е, если парei; erpII IlpHáOpB зыбрань? r BHHivi образом, что характерное время генерации и рекам синации злектропнс-дырсчных пар мапо по сравнению с Временем пролета через образец, домена сильного поля 3,, свободные носители будут существовать -.îëüêî в области сильнсгс пОля 5, которая Вследсть."lе этого будет представлять собой область

ИОВЫШЕННОй ПРОВОвЧМОСТИ„Б ЭТОМ; ПУЧаЕ прибор может осушествлять функцию сканирования (развертки) В обратном случае, когда характерные времена генерации и рекомбинации пар велики по сравнению с характерным временем пропета сильного поля 3 свобод?;ые носители будут заполнять весь объем покрытия 4, В таких усп 1111ях;1рибср будет служить эффективным источником 01?снтанисго рексмбинационнсгс излучения. .OJH же Hpi". Вт? .

ОМ тсСЦЫ покрытия 4 npeIOгавпя?от ссбхй зерка1ьнс стражаюшие поверхности и концентрация свободных носителей превышает крити е-. скую коицентрацию,, прибор будет спуiiiH iú истс чникОм с ГимулирОВа?шОГО излучения о

Примером ссушествпейия предлагаемого устройства, может служить 611 АЯ - диод

Ганна, HB который в качестBQ покрытия и<"

367815

Составители

В.Солнцева

Редактор

Р.Киселева Л.Камышникова Корректор l{.AyK

Техред

Ивд 1О 6 Тираж ЯД2

Заказ Q

Подписное

ЦН1{И11И Государственного кол1итета Совета Министров CCCI по дедам иаобретений и открытий

Москва, 11 1035, Раушская наб., 4

11реднриипн «Патент», Москва, Г-59, Ьережковская наб., 24 песен слой СЬ86 . Пороговое поле удар-, ной ионизации в 611,SS составляет примерно 30 кв/см. В арсениде галлия пороговое поле у дарной ионизации составляет примерно 200 кв/см. В зависимости от концентра ции электронов проводимости в 6о { 8 длины образца и приложенного напряжения напряженность поля в домене может изменяться от 40 до 300 кв/см. Таким образом, изменяя режим работы диода Ганна или параметры упомянутого диода, можно получить пробой в покрытии на ОйЯЪ различной интенсивности. В условиях сильного пробоя такой прибор может служить источником инфракрасного изттл чения с длиной волны около 2 мкм, ,Пр едм ет изобретения

Диод Ганна. с покрытием из материала полупроводника или диэлектрика, нанесенным на боковую поверхность, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения равномерности распределения носителей тока вдоль прибора при пробое в домене и расширения частотного диапазона излучения, материал покрытия имеет пороговое поле ударной ионизации меньше, чем у материала генератора.—