Cutoff frequency of space-charge waves amplification in thin film n-GaAs, n-InP and n-GaN semiconductor structures


Cite item

Full Text

Abstract

Some results of theoretical account of the cutoff frequency of space-charge waves amplification in thin film n-GaAs, n-InP and n-GaN semiconductor structures are given in the paper. The dependences of the drift velocity of electrons and the differential mobility of electrons on the concentration of electrons are taken in to account. It is shown that the optimal level of film doping for developing of the most high-frequency functional space-charge waves devices differs for these semiconductors, is situated in interval between 5∙10^21 and 6∙10^22 m^-3.

About the authors

A I Mikhailov

S A Sergeev

References

  1. Дин Р., Матарезе Р. Новый тип СВЧ-транзистора - усилитель бегущей волны на n-GaAs // ТИИЭР. 1972. Т. 60. № 12. С. 23-43.
  2. Перспективы интегральной электроники СВЧ / А.А. Барыбин [и др.] // Микроэлектроника. 1979. Т. 8. Вып. 1. С. 3-19.
  3. Барыбин А.А., Михайлов А.И. Параметрическое взаимодействие волн пространственного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах // ЖТФ. 2000. Т. 70. Вып. 2. С. 48-52.
  4. Михайлов А.И. Экспериментальное исследование параметрического взаимодействия волн пространственного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах на основе арсенида галлия // Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26. Вып. 5. С. 80-85.
  5. Михайлов А.И., Cеpгеев C.А. Параметричеcкое взаимодейcтвие волн проcтранcтвенного заряда в тонкопленочных полупроводниковых cтруктурах c отрицательной дифференциальной проводимоcтью // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1995. Т. 38. № 10. С. 43-51.
  6. Михайлов А.И., Cеpгеев C.А. Преобразование частоты при параметрическом взаимодействии волн пространственного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах с отрицательной дифференциальной проводимостью // Письма в ЖТФ. 1996. Т. 22. Вып. 24. С. 75-78.
  7. Михайлов А.И., Cеpгеев C.А., Горячев А.А. Интегральный преобразователь частоты миллиметрового диапазона на волнах пространственного заряда в полупроводниках с отрицательной дифференциальной проводимостью // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 2000. Т. 43. № 2. С. 16-24.
  8. Пат. № 2138116 РФ. Преобразователь частоты СВЧ-диапазона / Михайлов А.И., Сергеев С.А., Игнатьев Ю.М. Опубл. 20.09.99. Бюл. № 26.
  9. Фильтрация сигналов в устройствах на волнах пространственного заряда в полупроводниках / А.И. Михайлов [и др.] // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. 1999. Т. 7. № 3. С. 101-102.
  10. Михайлов А.И. Влияние частотной дисперсии отрицательной дифференциальной подвижности электронов на усиление волн пространственного заряда в тонкопленочных структурах арсенида галлия // Письма в ЖТФ. 1995. Т. 21. Вып. 21. С. 89-95.
  11. Михайлов А.И., Сергеев С.А. Влияние концентрации электронов в пленке арсенида галлия на граничную частоту усиления волн пространственного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах // Письма в ЖТФ. 1999. T. 25. Вып. 4. С. 85-90.
  12. Takafumi Y., Soon-Ku H. Oxide and Nitride Semiconductors. Processing, Properties, and Applications. Berlin: Springer, 2009. 517 p.
  13. Левинштейн М.Е., Пожела Ю.К., Шур М.С. Эффект Ганна. М.: Сов. радио, 1975. 288 с.
  14. Masselink W.T., Kuech T.F. Velocity-Field Characteristics of Electrons in Doped GaAs // J. El. Materials. 1989. Vol. 18. № 5. P. 579-584.
  15. Kliefoth K., Petzel B. Velocity-Field Characteristics of GaAs Gunn Diodes with Different Impurity Concentration // Phys. Stat. Solidi A. 1977. Vol. 42. № 2. P. K133-K135.
  16. Kolnik J., Ogusman I.H., Brennan K.F. Elektronic transport studies of bulk zincblende and wurtzite phasesof GaN based on an ensemble Monte Carlo calculation including a full zone band structure // J. Appl. Phys. 1995. Vol. 78. № 2. P. 1033-1038.
  17. Bhapkar U.V., Shur M.S. Monte Carlo calculation of velocity-field characteristics of wurtzite GaN // J. Appl. Phys. 1997. Vol. 82. № 4. P. 1649-1655.
  18. Dunn G.M., Walker A.B., Jefferson J.H. Monte Carlo calculation of velocity-field characteristics of wurtzite GaN // Semicond. Sci. Technol. 1994. Vol. 9. P. 2123-2129.
  19. Masselink W.T. Electron velocity in GaAs: bulk and selectively doped heterostructures // Semicond. Sci. Technol. 1989. Vol. 4. P. 503-512.
  20. Scavennec A. Trends in indium phosphide microelektronics // Journal de Physique. Colloque C 4. 1988. T. 49. P. 115-123.
  21. Starikov E.V., Shiktorov P.N. Monte Carlo investigation of longitudinal differential mobility spectrum // Lietuvos fisikos rinkinys. 1992. Vol. 32. № 4. P. 471-519.
  22. Albrecht J.D., Wang R.P., Rudena P.P. Electron transport characteristics of GaN for high temperature device modeling // J. Appl. Phys. 1998. Vol. 83. № 9. P. 4777-4781.
  23. Farahmand M., Garetto C., Bellotti E. Monte Carlo Simulation of Electron Transport in the III-Nitride Wurtzite Phase Materials System: Binaries and Ternaries // IEEE Trans. El. Devices. 2001. Vol. 48. № 3. Р. 535-542.
  24. Maloney T.J., Frey J. Transient and steady-state electron transport properties of GaAs and InP // J. Appl. Phys. 1977. Vol. 48. № 2. P. 781-787.
  25. Gonzaiez S.T., Velazquez S.J.E., Gutierrez Conde P.P.M. Electron transport in InP under high I electric field conditions // Semicond. Sci. Technol. 1992. Vol. 7. P. 31-36.
  26. Fawcett W., Hill G. Temperature dependence of the velocity/field characteristic of electrons in InP // Electron. Lett. 1975. Vol. 11. № 4. P. 80-81.
  27. Nielsen L.D. Microwave measurement of electron drift velocity in indium phosphide for electric fields up to 50 kV/cm // Phys. Lett. 1972. Vol. 38A. № 4. P. 221-222.
  28. Lam H., Acket G.A. Comparison of the microwave velocity-field characteristics of n-type InP and n-type GaAs // Electron. Lett. 1971. Vol. 7. № 24. P. 722-723.
  29. Glover G.H. Microwave measurement of the velocity-field characteristic of n-type InP // Appl. Phys. Lett. 1977. Vol. 48. № 2. P. 224-225.
  30. Foutz B.E., O'Leary S.K. Electron Transport in GaN and Related Materials - High Power, Broadband, Linear, Solid State Amplifier // 1st Annual Report for the ONR Multidisciplinary University Research Initiative for High Power, Linear, Broadband Sol. St. Amplifiers, 1997. P. 21-24.
  31. Dmitriev V., Chow T.P., DenBaars S.P. High-Temperature Electronics in Europe. Baltimore: Loyola College in Maryland, 2000. P. 61-86.
  32. Transient electron transport in wurtzite GaN, InN, and AlN / B.E. Foutz [et al.] // J. Appl. Phys. 1999. Vol. 85. № 11. P. 7727-7734.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2010 Mikhailov A.I., Sergeev S.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.