Особенности спектрального преобразования при параметрическом взаимодействии волн пространственного заряда в полупроводниковых структурах на основе n-GaAs, n-InP, n-GaN

• Автор: Сергеев, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1.
ВОЛНЫ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ

1.1. Волновые процессы в твердых телах и их использование в электронике СВЧиКВЧ.

1.2. Волны пространственного заряда в полупроводниках и полупроводниковых структурах с отрицательной дифференциальной проводимостью.
1.3. Параметрическое взаимодействие волн пространственного заряда в полупроводниках и полупроводниковых структурах с отрицательной дифференциальной проводимостью

1.4. Выводы .

Глава 2.

ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛН ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА В , И

2.1. Перспективы арсенида галлия, фосфида индия и нитрида галлия для применения их в устройствах на волнах пространственного заряда в полупроводниках.
2.2. Влияние диффузии и дисперсии дифференциальной подвижности электронов на постоянную распространения волн пространственного заряда в п, п1пР и .
2.3. Фазовая скорость волн пространственного заряда в полупроводниках с отрицательной дифференциальной проводимостью
2.4. Влияние концентрации электронов в пленке п, п1пР и на граничную частоту усиления волн пространственного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах
2.5. Выводы.
Глава 3.
ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОЛН ПРОСТРАНСТВЕНИОГО ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ.
3.1. Теоретическое исследование параметрического взаимодействия волн пространственного заряда в полупроводниках с отрицательной дифференциальной проводимостью в одномерном случае.
3.1.1 Линейное приближение
3.1.2 Нелинейный анализ распространения и параметрического взаимодействия волн пространственного заряда в структурах п
3.2. Параметрическое взаимодействие волн пространственного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах на основе , п1пР и
3.2.1 Гонкопленочные полупроводниковые структуры симметричного типа
3.2.2 Тонкопленочные полупроводниковые структуры асимметричного типа
3.2.2.1 Уравнения для амплитуд параметрически связанных волн пространственного заряда.
3.2.2.2 Анализ параметрического взаимодействия волн пространственного заряда для тонкопленочной полупроводниковой структуры с сильной асимметрией.
3.3. Выводы
Глава 4.
ВОПРОСЫ РАЗРАБОТКИ УСТРОЙСТВ НА ЭФФЕКТЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОЛН
ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА В ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ.
4.1. Разработка и конструирование функциональных устройств 8мм диапазона на волнах пространственного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах пОаАя
4.1.1 Конструирование тонкопленочной полупроводниковой структуры .
4.1.2 Конструирование НЧ и СВЧ схемы.
4.1.3 Экспериментальное исследование преобразования частоты при параметрическом взаимодействии волн пространственного заряда в тонкопленочных полупроводниковых структурах пСаА в 8мм диапазоне
4.2. Эффективность возбуждения волн пространственного заряда в тонкопленочной полупроводниковой структуре одиночным полосковым барьером Шоттки.
4.3. Фильтрация сигнаюв в устройствах на волнах пространственного заряда в полупроводниках
4.4. Интегральный преобразователь частоты миллиметрового диапазона длин волн на волнах пространственного заряда в полупроводниках с отрицательной дифференциальной проводимостью.
4.4.1 Конструкция преобразователя частоты
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Свойства спиновых волн открывают возможности для их применения в технике СВЧ с целью создания миниатюрных, управляемых магнитным полем устройств 8. Наибольший интерес представляют фильтры и генераторы с перестройкой частоты, линии задержки 2, а также логические элементы. Спектр волн поляризации сегнетоэлектрика как в сегнетоэлектрической, гак и параэлектрической фазах, лежит выше частот СВЧ диапазона, и поэтому в СВЧ диапазоне использование волн поляризации сегнетоэлектрика оказывается невозможным. В этом диапазоне могут быть использованы электромагнитные волны, распространяющиеся в сегнетоэлектрическом слое, которые, благодаря высокой диэлектрической проницаемости слоя е до , могут быть весьма замедлены. Нелинейность сегнетоэлектрика позволяет управлять замедлением путем приложения к материалу внешнего управляющего электрического поля. Электродинамические структуры, содержащие сегнетоэлектрик, перспективны для реализации простых и эффективных фазовращателей и параметрических усилителей 9. Необычные свойства тонких сегнстоэлектрических пленок находят применение при создании устройств энергонезависимой памяти, динамической памяти с произвольной выборкой, конденсаторов, приемников инфракрасного излучения, оптических процессоров, волноводов и линий задержки, приборов на поверхностных акустических волнах, разнообразных акусгооптических устройств, изменяющих заданным образом спектральный состав, амплитуду и направление распространения светового сигнала . Возможно, что сегнетоэлектрики окажутся полезными в многослойных структурах, содержащих в себе слои полупроводника феррита и сегнетоэлектрика. Акустические волны в твердом теле существуют в широком диапазоне частот от самых низких до инфракрасного диапазона. Использование акустических воли для обработки радиочастотных сигналов изучено достаточно хорошо и даже привело к возникновению специальной области электроники, известной как микроволновая акустика ,. Особый интерес представляют усилители, работающие на эффекте взаимодействия акустической волны с потоком заряженных частиц. Их можно разделить на использующие объемные акустические волны ОАВ и использующие поверхностные акустические волны ПАВ. Основным недостатком электроакустического усилителя ЭЛУ, использующего ОАВ, является большая мощность, рассеиваемая в звукопроводе. Это обусловлено тем, что материалы, обладающие хорошими пьезоэлектрическими свойствами, имеют, как правило, невысокое значение подвижности носителей заряда. Поэтому для достижения дрейфовых скоростей носителей заряда выше скорости звука необходимо электрическое поле порядка нескольких кВсм. С ростом частоты рассеиваемая мощность увеличивается вследствие увеличения концентрации носителей заряда, необходимой для усиления. По этим причинам ЭАУ на ОАВ в настоящее время работают только в импульсном режиме. Среди акустоэлектронных устройств наиболее перспективными являются устройства на ПАВ, что определяется рядом причин высокой добротностью и стабильностью пьзокристаллов, технологичностью поверхностных структур, наличием эффективных методов возбуждения ПАВ в пьезокристаллах в широком диапазоне частот, простотой управления скоростью и направлением распространения ПАВ с помощью различных неоднородностей на поверхности твердого тела, простотой согласования приборов на ПАВ со смежными элементами устройств в схемах, возможностью работы в непрерывном режиме. Для реализации электронных усилителей на акустических волнах создаются структуры, в которых функции носителя потока заряженных частиц и акустической волны разделены между полупроводниковой пленкой и пьезоэлектрическим кристаллом. Такие усилители работают до частот К2 ГГц, обеспечивая усиление до дБ. Например, в работе получено возбуждение ПАВ в слоистой структуре пьезоэлектрической пленки Сда на германиевой подложке. Обнаружено взаимодействие ПАВ с носителями заряда германиевой подложки через пьезопотенциал Сс1Б с носителями заряда обоих знаков. При сверхзвуковом дрейфе электронов на частоте 0 МГц наблюдалось усиление ПАВ до дБсм.