Изотипные гетероструктуры n-AlGaAs/n-GaAs, оптимизированные для эффективной межзонной излучательной рекомбинации при накачке электрическим током
Соболева О.С.1, Слипченко С.О.1, Пихтин Н.А.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: soboleva@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 11 января 2021 г.
В окончательной редакции: 18 января 2021 г.
Принята к печати: 18 января 2021 г.
Выставление онлайн: 11 февраля 2021 г.
Проведен анализ транспорта носителей заряда при накачке током изотипной AlGaAs/GaAs-гетероструктуры, оптимизированной для эффективной межзонной излучательной рекомбинации. Для анализа особенностей транспорта носителей заряда использовались модели: дрейф-диффузионная, дрейф-диффузионная с полевой зависимостью подвижности, а также энергетического баланса. Показано, что при низких токах уровень излучательной рекомбинации в активной области выше в модели энергетического баланса из-за более эффективного накопления носителей, генерируемых посредством ударной ионизации. Это объясняется наличием на гетерогранице эффекта "velocity overshoot", возникающего из-за резкого изменения концентрации электронов и электрического поля на гетеропереходе, тогда как в дрейф-диффузионном приближении скорость дрейфа в данной области равна насыщенной, и наблюдается снижение потенциального барьера из-за накопления большой концентрации электронов вблизи гетероперехода. При токах >40 А уровень излучательной рекомбинации в активной области выше в дрейф-диффузионнном приближении, что объясняется более высокими значениями напряженности поля и темпа ударной ионизации в слое с доменом электрического поля. Продемонстрировано увеличение тока излучательной рекомбинации в активной области более чем на 50% до 13.5 А (при токе накачки 100 А) и максимальной внутренней квантовой эффективности до 16% (при токе 40 А) при уменьшении толщины слоя накопления неравновесных носителей заряда до 100 нм. Ключевые слова: гетероструктуры, изотипные структуры, ударная ионизация, модель энергетического баланса, излучательная рекомбинация.
- G.W. Neudeck. Electron. Lett., 11 (17), 397 (1975)
- K. Hane, T. Suzuki. Jpn. J. Appl. Phys., 14 (12), 1961 (1975)
- J. Kostamovaara, S. Vainshtein. Breakdown phenomena in semiconductors and semiconductor devices (World Scientific, 2005) v. 36
- S.O. Slipchenko, A.A. Podoskin, O.S. Soboleva, N.A. Pikhtin, T.A. Bagaev, M.A. Ladugin, A.A. Marmalyuk, V.A. Simakov, I.S. Tarasov. J. Appl. Phys., 121 (5), 054502 (2017)
- S.O. Slipchenko, A.A. Podoskin, O.S. Soboleva, V.S. Yuferev, V.S. Golovin, P.S. Gavrina, D.N. Romanovich, I.V. Miroshnikov, N.A. Pikhtin. Semiconductors, 53 (6), 806 (2019)
- L. Mollard, G. Destefanis, G. Bourgeois, A. Ferron, N. Baier, O. Gravrand, J.P. Barnes, A.M. Papon, F. Milesi, A. Kerlain, L. Rubaldo. J. Electron. Mater., 40 (8), 1830 (2011)
- I.I. Izhnin, K. Mynbaev, A. Voitsekhovskii, S.N. Nesmelov, S.M. Dzyadukh, A. Korotaev, V.S. Varavin, A. Korotaev, V.S. Varavin, S.A. Dvoretsky, D. Marin, M.V. Yakushev, Z. Swiatek. Semicond. Sci. Techn., 35 (11), 115019 (2020)
- Y. Taniyasu, M. Kasu, T. iMakimoto. Nature, 441 (7091), 325 (2006)
- M.L. Nakarmi, N. Nepal, C. Ugolini, T.M. Altahtamouni, J.Y. Lin, H.X. Jiang. Appl. Phys. Lett., 89 (19), 152120 (2006)
- O.S. Soboleva, V.V. Zolotarev, V.S. Golovin, S.O. Slipchenko, N.A. Pikhtin. IEEE T. Electron Dev., 67 (11), 4977 (2020)
- X. Wang, P. Crump, H. Wenzel, A. Liero, T. Hoffmann, A. Pietrzak, C.M. Schultz, A. Klehr, A. Ginolas, S. Einfeldt, F. Bugge, G. Erbert, G. Trankle. IEEE J. Quant. Electron., 46 (5), 658 (2010)
- D.A. Veselov, V.A. Kapitonov, N.A. Pikhtin, A.V. Lyutetskiy, D.N. Nikolaev, S.O. Slipchenko, Z.N. Sokolova, V.V. Shamakhov, I.S. Shashkin, I.S. Tarasov. Quant. Electron., 44 (11), 993 (2014)
- S.O. Slipchenko, A.A. Podoskin, A.V. Rozhkov, N.A. Pikhtin, I.S. Tarasov, T.A. Bagaev, M.A. Ladugin, A.A. Marmalyuk, A.A. Padalitsa, V.A. Simakov. IEEE Phot. Techn. Lett., 27 (3), 307 (2015)
- V.S. Yuferev, A.A. Podoskin, O.S. Soboleva, N.A. Pikhtin, I.S. Tarasov, S.O. Slipchenko. IEEE Trans. Electron Dev., 62 (12), 4091 (2015)
- S.N. Vainshtein, V.S. Yuferev, J.T. Kostamovaara. Solid-State Electron., 47 (8), 1255 (2003)
- S.N. Vainshtein, G. Duan, V.S. Yuferev, V.E. Zemlyakov, V.I. Egorkin, N.A. Kalyuzhnyy, N.A. Maleev, A.Yu. Egorov, J.T. Kostamovaara. Appl. Phys. Lett., 115 (12), 123501 (2019)
- S. Selberherr. Analysis and Simulation of Semiconductor Devices (Wien, N. Y., Springer Verlag, 1984)
- O.S. Soboleva, V.S. Yuferev, A.A. Podoskin, N.A. Pikhtin, V.V. Zolotarev, V.S. Golovin, S.O. Slipchenko. IEEE Trans. Electron Dev., 67 (2), 438 (2020)
- T. Grasser, T.W. Tang, H. Kosina, S. Selberherr. Proc. IEEE, 91 (2), 251 (2003)
- R. Stratton. Phys. Rev., 126 (6), 2002 (1962)
- D.M. Caughey, R.E. Thomas. Proc. IEEE, 55 (12), 2192 (1967)
- B. Gonzalez, V. Palankovski, H. Kosina, A. Hernandez, S. Selberherr. Solid-State Electron., 43, 1791 (1999)
- Y. Apanovich, E. Lyumkis, B. Polsky, A. Shur, P. Blakey. IEEE Trans. Comput. Aid. Desing, 13 (6), 702 (1994)
- V. Palankovski, S. Vainshtein, V. Yuferev, J. Kostamovaara, V. Egorkin. Appl. Phys. Lett., 106 (18), 183505 (2015)
- S.O. Slipchenko, A.A. Podoskin, O.S. Soboleva, V.S. Yuferev, V.S. Golovin, P.S. Gavrina, D.N. Romanovich, I.V. Miroshnikov, N.A. Pikhtin. Semiconductors, 54 (5), .529 (2020).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.