РЕФЕРАТ
Введение
1 Импульсный лавинный S'-диод на основе GaAs 6
1.1Способы получения лавинных S-диодов 6
1.2Структура лавинного S-диода. 8
1.3 Вольт-амперная характеристика лавинного S-диода 10
1.4 Задержка пробоя и переключения n v н структуры 13
2 Методика эксперимента. 17
2.1 Методика создания лавинных S-диодов 17
2.2 Методы измерения характеристик лавинных S-диодов 19
3 Экспериментальная часть 22
3.1Описание результатов 22
Арсенид галлия является одним из базовых и перспективных материалов микроэлектроники, благодаря ряду присущих ему свойств, таких как плотность 5,4 г/см3, ширина запрещённой зоны 1,43 эВ (при комнатной температуре Г=300К), высокая подвижность электронов 8500 см2/В.с. С использованием глубоких примесей, хрома и железа в n-GaAs, получают такие приборы как импульсные лавинные б-диоды. Структура этих диодов основана на слоях п-v-n-типа проводимости. Изготавливаемые б-диоды находят применение в таких областях как накачка полупроводниковых лазеров, в схемах формирователей наносекундных импульсов для сверхширокополосной локации. Исследуемые диоды находят такое применение в современной импульсной электронике, благодаря сверхбыстрому переключению из низкопроводящего в высокопроводящее состояние (за время от 0,05 до 2 наносекунд). Сверхбыстрое переключение арсенид галлиевых структур из закрытого в открытое состояние происходит в режиме лавинного пробоя за время, меньшее времени пролета носителей через активную область. Механизм переключения и его временная нестабильность являются предметом исследования в настоящей работе.
Новизна работы заключается в том, что исследуемые импульсные лавинные б-диоды сделаны по новой технологии, когда диффузия примесей идёт в потоке аргона. -запаянных кварцевых ампулах при давлении паров мышьяка 1 атм. Так же следует изучить временную нестабильность переключения б-диодов. В работе проведено измерение времени задержки включения и статистического разброса этого параметра (джиттера) в зависимости от условий запуска (постоянное или импульсное напряжение смещения) и типа глубокой примеси, используемой при изготовлении структур для б-диодов (хром или железо). Ранее детальное исследование джиттера и способов управления им для лавинных б-диодов не проводилось, что так же обуславливает новизну настоящей работы.
В работе проведено исследование временной нестабильности переключения S-диодов, измерено времени задержки включения и статистического разброса этого параметра (джиттера) в зависимости от условий запуска (постоянное или импульсное напряжение смещения) и типа глубокой примеси, используемой при изготовлении структур для S-диодов (хром или железо).
Установлено, что время задержки зависит по экспоненциальному закону от обратного напряжения, что согласуется с ранее представленными экспериментальными данными. Таким образом, согласно полученным результатам, основной вклад в формирование времени задержки переключения дают время запаздывания лавины и время захвата лавинных дырок на глубокие отрицательно заряженные центры.
Представлены экспериментальные результаты исследования влияния типа глубокого уровня на временную задержку переключения и джиттер для различных S-диодов. Установлено, что время задержки переключения и джиттер имеют одинаковый характер зависти от импульсного напряжения для всех измеренных S- диодов. В качестве критического параметра для сравнительного анализа стабильности переключения предложено использовать отношение джиттера к временной задержке (отношение j/t3). В эксперименте было обнаружено уменьшение отношения j/t3 и насыщение при увеличении импульсного напряжения запуска. Лавинные S-диоды, легированные примесями Fe и Cr/Fe, демонстрируют гораздо лучшую стабильность, чем диоды с Cr. Таким образом, S-диодные структуры, легированные железом, более перспективны из-за низкого джиттера, который достигает 1% от времени задержки переключения.
