Диод ганна

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Уеслублик(22) Заявлено 21,12,70 (21) 1602379/2 51 присоединением заявки3 Ь 7/06 Гасударственный комитеСовета Министров СССРпо делам иэооретенийи открытий 23) Приоритет43) Опубликовано 25.09.75, Бюллетень35 45) Дата опубликования описания 23,01.7(54) ЛНН виях пробоя возроводим ости,ющаяся вдоль жется домен в область повыш ой скоростью п . Такая област м ожет быть исп вания (разверт ои дв ннои п ремеща никаетс больш диповышенн образ мост льзована для целени) и считывания сигск исло Поэт ото-т я 5 Изобретение относится к области полупроводниковой электроники,Известны полупроводниковые приборы иструктуры, например диод Ганна, в которыхгенерируются домены сильного поля. Быстро движущаяся локальная область сильногополя (домен) используется для разнообразных технических применений. В частности,важные технические применения могутбыть получены благодаря явлению лавинного умножения носителей (пробою), в сильном электрическом поле домена,При пробое в домене генерируетсяэлектронно-дырочные пары. Их последующая рекомбинация обуславливает излучениеи в условиях пробоя в домене может возникать спонтанное и стимулированное излу-.чение, Таким образом, полупроводниковыеструктуры,в которых генерируются доменысильного поля, в условиях пробоя могутбыть использованы в качестве полупроводниковых источников света,При пробое в домене повышается осителей в области сильного по у в полупроводниковой структуре палов.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 веществ, 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 генерация доменов сиш:ного поля ограниченото ограничен к набор частот, которые могутГенерироваться прк излучении из домена,Полупроводники с узкой запрещенной зонойкоторые моглк бы служить в режиме прои сбояв домене весьма перспективными источни-ками излучения ь инфракрасной областине могут быть использованы для технических приложений, поскольку в некоторыхиз этих веществ домены сильного поля, вообще не могут возникать 6 Р,.8 ), а внекоторых домены возникают .Опьк, О в весь 1,аэкзотических и технически трудно осушест. - .,им ых условиях. И Яприм ер В 1 П 6 3 доменывозникают только в условиях давления, близ.кого по величине к давлению. разрушаю,.шему материалВ 1 й 8 ь домены генерк.руются только в течение очень короткоговремени 10-8- 10- секИзвестен также полупроводниковый прибор, состоящий кз диода Ганна, покрытогослоем диэлектрика. Однако упомянутое покрытие изготавливалось из веществ с большим пороговым подем ударной конизацик, (например, ВЯТО ;, чем у материала Ганна.В таких Веществах не возникает ударнаяионизация при дв 11 женкк домена сильногополя в образце, 1 аккм образом, упсмя 1 гу,- ;тый полупроводниковый приборссстсяь 1 кй30из диода Ганна, покрытого слоем диэлектрика с пороговым полем ;дарнсй ионизациябольшим чем у материала по которомудвижутся домены, не обладает преимушествами перед диодом Ганна при его использовании В режиме пробоя ь домене сильнсго пспя. Цепь изобретения состоит в расширенки класса веществ, в которых можетнаблюдаться быстро движущаяся область40сильного полл, приводящая к лавинномуразм 11 сжению носителей 1 пробою) к В уве-.личении равномерности распределения носителей в условиях пробоя,11 ель достигается путем нанесения на15поверхность кли часть поверхности полупроьодниксвой структуры, в которок генерируются домепы сильного поля, покрытиякз полупроводникового материала с меньшим пороговым полем ударной конкзацкк,50чем у вещества, кз которого изготовленаполупроводниковая структура,На чертеже показан полупрсьод 11 кксьыи,щкбор, содержащий попупооьодпкковуюструктуру, в которой генериру 1 отся дсменЫсильного поля, покрытую слоем специальногошнтупроводнккового илк диэ 11 ектрическсгок 1 рте Р 11 111111,30 В попупроводникоьой структуре 1 с кон- тактами Л генерируется домен сильногополя 3, Сильное поле домена проникает вматериал покрытия 4 за счет краевогоэффекта и создает в нем область сильногсполя 5, движущуюся вместе с доменом 3.Характерный размер области сильного поля5 приблизительно равен ширине домена д(в пределах этой области напряженностьполя примерно равна напряженности поляв домене). В качестве материала покрытия4 выбирается материал с мечьшкм пороговым подем ударной ионизяцик, чем у вещества полупроводниковой струкгуры 1.Няпржкеннссть. в .домене Ойле-ного поля , 3 и ь области сильного пспя 5 зависит отнапряжения смешения, поданного ня контакты 2 полупроводниковой структурь: Отпараметров полупроводнйковой структуры.Упомянутые напряжения и параметры Выркраются таким образом, чтобы напряженность ноля в области 5 превышала порогоВое поле ударной ионкзации в материале;,1 окрытия 4. В то же время напряженностьполя в домене может быть меньше чем ПОроговое попе ударной иснизации в веществе полупроводниковой структуры 1,. Вследствие ударной ионизяции в области сильногополя 5 возникает пробой В материале покрытия 4.Полупроводниковый прибор может Выполнять несколько функцийВ случае, еслипараметры 1 рибора зыбрань таким Образом,что характерное время генерации и рекомбкнацик зпектрспнО-дь 1 рочных пар мапо посравнению с Временем пролета через образец исмена сильного поля 3 свободныеносители будут существовать только в области сильнОГО поля 5, которая Вследсть;1 еэтого будет представлять собой областьповышенной проводимостиБ этом рпучаечрибор может осуществлять функцию сканирования 1,развертки)., В Обратном случае,когда характерные времена генерации ирекомб 1 п 1 ации пар велики по сравнению схарактерным временем пропета сильногополя ,3, свободные носители будут заполня;гь весь объем покрытия 4, В таких ,уСПОВ 1 И Х Пркбср будвт Спужить Зффскткьным источником .Нснтаннсго рексмбкняцкОннсгс изпучення, Если же при атам . тОМ ТСОЦЫпокрытия 4 предстаьпя 1 от собой зерка 1 гьнс отражающие поверхности к концентрация сВободных носителей превышает крк 1 кческую концентрацию прибор будет служить источником стимулированного излучения,Примером Осушествпейия предлагаемого устройства, может служить ОО АЯ - диод Ганна на который В качестве Покрытия на"СоставительВ.СолнцеваРедакторР,Киселева Л.Камышникова Рректор 11.АукТехрел Изд. МвОБ Тираж 902 Заказ ЯА, Р Подписное ЦНИИ 11 И Государственного комитета Совета Министров ССС 1 по лелал изобретений и открытий Москва, 111035, Раушская наб., 4 11 релнрияпн Патент, Москва, 1.59, Ьережковская наб., 24 песен слой Са 86 . Пороговое поле удар-, ной ионизации в 60,86 составляет примерно 30 кв/см, В арсениде галлия пороговое поле ударной ионизации составляет примерно 200 кв/см, В зависимости от концентра ции электронов проводимости в 6 о АЗ 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 611,8 Ъ различной интенсивности, В условиях сильного пробоя такой прибор может служить источником инфракрасного изтрчения с длинойволны около 2 мкмПр едм ет изобретения 5 Диод Ганна. с покрытием из материалаполупроводника или диэлектрика, нанесенным на боковую поверхность, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения равномерности распределения носителей тока 10 вдоль прибора при пробое в домене и расширения частотного диапазона излучения, материал покрытия имеет пороговое поле ударной ионизации меньше, чем у материала генератора. -