Источники низкочастотных шумов в квантово-размерных светоизлучающих структурах и диодах Шоттки с дельта-легированием

• Автор: Клюев, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Модификация физических моделей, описывающих токовые зависимости спектра фликкерных шумов в полупроводниковых диодах

1.1 ВАХ полупроводникового диода

1.2 Источники фликкерного шума в полупроводниковом диоде

1.2.1 Модель 1/1 шума на основе бистабильных дефектов

1.2.2 Фликкерные флуктуации параметров диода

1.2.3 Эффект насыщения

1.2.4 Эффект, обусловленный флуктуациями рекомбинационного сопротивления диода

1.2.5 Эффект максимизации

1.3 Выводы по первой главе

2. Низкочастотные шумы в светоизлучающих гетероструктурах на квантовых ямах и точках
2.1. Структуры исследованных светодиодов и лазеров
2.2. Токи рекомбинации в светодиодах и лазерах на КЯ/КТ
2.3. НЧ шумы утечки в светодиодах и лазерах на КЯ/КТ
2.3.1. Светодиоды на КТ и КЯ
2.3.2. Светодиоды на КТ
2.3.3. Лазеры на КЯ
2.4 Анализ спектра НЧ электрических шумов лазерных структур в области порога индуцированного излучения
2.4.1. Декомпозиция спектров
2.4.2. Зависимость спектральных компонент оттока
2.5 Исследование негауссовости НЧ шума
2.5.1 Проявление негауссовости НЧ шума в лазерах
2.5.2 Негауссовость 1/£шума в светодиодах
2.6. Флуктуации интенсивности оптического излучения лазеров на

2.6.1. Флуктуации интенсивности оптического излучения
2.6.2. Спектры электрических шумов и флуктуаций интенсивности излучения
2.6.3. Функция взаимной когерентности
2.7 Выводы по второй главе
3. НЧ шум в наноразмерных полупроводниковых диодах с барьером
Шоттки
3.1. Структура диодов
3.2. Декомпозиция ВАХ диодов с барьером Шоттки
3.2.1. Модель диода
3.2.2. Процедура аппроксимации экспериментальных данных и оценка точности аппроксимации
3.2.3. Полные ВАХ диодов
3.3. Анализ спектра НЧ шумов диодов с барьером Шоттки
3.3.1. Шум типа 1/1
3.3.2. Токовые зависимости спектра 1/1 шума
3.3.3. Оценка спектра НЧ шума при малом токе
3.4. Выводы по третьей главе
Заключение
Приложение 1. Основные характеристики приборов установки для
измерения низкочастотных шумов светоизлучающих приборов
Приложение 2. Основные характеристики устройств, входящих в состав установки для измерения 1/1 шума диодов с барьером Шоттки
Приложение 3. Программный комплекс для исследования НЧ шума
Приложение 4. Анализ помех при измерениях низкочастотных
шумов
Приложение 5. Сокращения и обозначения
Список литературы

Введение
Обзор литературы и актуальность темы диссертационной работы.
Одним из направлений современной радиофизики является исследование статистических характеристик шумов с целью изучения свойств объектов - источников шумов. Такие исследования могут быть полезными и при изучении различных процессов в веществе.
Настоящая работа представляет собой развитие цикла исследований, выполняемых на кафедре бионики и статистической радиофизики Нижегородского госуниверситета. Основные результаты, полученные ранее, обобщены в диссертациях С.В.Макарова [1], М.Ю.Перова [2], А.В.Белякова [3] и А.В.Моряшина [4].
К наиболее часто встречающимся шумам относятся: тепловой; дробовой; генерационно-рекомбинационный шумы; шум, обусловленный флуктуациями температуры; а также фликкерный шум.
Фликкерный шум, иначе называемый шумом эффекта мерцания, а также 1/f шумом, был впервые обнаружен при исследовании дробового шума электронных ламп на низких частотах [5], [6].
Фликкерные шумы обусловлены флуктуациями параметров радиоэлементов (например, резисторов, конденсаторов и др.) и могут наблюдаться при наложении на элемент напряжения или при пропускании через него тока. Фликкерный шум характеризуется своей спектральной плотностью мощности (далее просто спектр), которая пропорциональна 1/f7, где у - параметр формы спектра. Для многих объектов параметр формы спектра принимает значения около единицы: 0,8 <у< 1,2. Поэтому такой шум часто называют “1/f шумом”. Влияние фликкерного шума наиболее существенно на низких частотах.
Зависимости спектров фликкерного шумового тока б) и напряжения Sv от величины тока /, протекающего через прибор, иногда аппроксимируются степенной функцией: Sv~Ik2. Случай к.=кг=2 объясняется флуктуациями ли-
нейной проводимости исследуемого объекта.
Фликкерный шум, в силу своего модуляционного характера, ограничивает чувствительность и стабильность многих электронных устройств, требования к которым постоянно повышаются.
Исследования фликкерного шума, в том числе измерения его спектра, проводятся более 80 лет, однако природа шума до конца не выявлена [7, 8, 9]. Измерения спектра шума используются для получения информации об его происхождении. На данный момент имеется значительный теоретический и экспериментальный материал по физическим и статистическим свойствам фликкерного шума различных объектов, который был получен рядом исследователей: Ван дер Зил (A. Van der Ziel) [10, И, 12], Дю Прс (F.K. Du Рге) [13], А.Н. Малахов

В области малых токов, то есть при I« 1Г, ток через диод имеет рекомбинационный характер: 1 = 1Г. Дифференциальные сопротивления диода и Яг изменяются очень слабо от тока. В то же время, величина шумового тока /г(0 растет пропорционально 1Г В результате:
У„г ~ I при 7 «1Ы.
В области больших токов, I» 41гЛ, имеем Упг ~ 1 Л/7.
В этом диапазоне основным является - диффузионное сопротивление диода. Его величина при росте тока убывает по закону ~ 1/7. В то же время, величина шумового тока ir(t) растет пропорционально 7Г, или, с учетом (1.2.37), пропорционально V/*. Но при 7 » 1Ы диффузионная компонента является основной, /«/ Упг ~ 1/7 при 7 »Iга-
Учитывая теперь (1.2.39), получим
Уу(/)~72, при 7 «1Ы,
5у(/)~1/7, при 7 »1гс1.
- спектр напряжения шумов, вызванных флуктуациями рекомбинационного сопротивления перехода, при малых токах имеет квадратичную зависимость от то-