Химия - Эффект Ганна

01 марта 2011


Оглавление:
1. Эффект Ганна
2. Опыт Ганна
3. Диод Ганна

явление возникновения осцилляций тока в однородном многодолинном полупроводнике при приложении к нему сильного электрического поля. Впервые этот эффект наблюдался Джоном Ганном в 1963 г. на арсениде галлия, затем явление осцилляций тока было обнаружено в фосфиде индия, фосфиде галлия и ряде других полупроводниковых соединений.

Физика явления

Эффект Ганна может возникнуть в полупроводнике, в котором в зоне проводимости имеется более одного минимума энергии, например в GaAs, InAs. В полупроводниках, зона проводимости которых имеет более одного минимума энергии, электрон с волновым вектором соответствующим одному из минимумов, при рассеянии может оказаться в состоянии с волновым вектором принадлежащим другому минимуму. В результате такого рассеяния будет иметь место переброс электронов из одного минимума зоны проводимости в другой. Такой вид рассеяния получил название междолинного.

Рассмотрим энергетическую структуру GaAs n-типа в направлении. Возможны переходы из минимума А с состоянием в минимум Б с состоянием . Минимумы А и Б разделены энергетическим интервалом {{{1}}}. Поскольку кривизна долин А и Б разная, эффективные массы электронов в них также различны и равны и соответственно. Естественно, подвижность лёгких электронов выше, чем подвижность тяжелых электронов Плотность состояний в верхней долине примерно в 70 раз выше, чем в нижней.

При малых внешних полях электроны находятся в термодинамическом равновесии с решеткой и, поскольку при обычных температурах k₀T < < ΔE, электроны в основном занимают энергетические состояния вблизи минимума А. Плотность тока

определяется концентрацией лёгких электронов и их подвижностью. В этом случае концентрация электронов n₀ = n_A, n_B = 0. Плотность тока будет линейно возрастать с ростом напряжённости поля до некоторого критического значения

По мере возрастания средняя энергия и скорость электронов повышается, и при E > ΔE становится возможным переход электронов в долину Б. Тогда суммарная концентрация электронов будет n₀ = n_A + n_B. Таким образом, с ростом напряженности от до некоторого значения будет иметь место уменьшение подвижности электронов, а следовательно, уменьшение и на вольт-амперной характеристике появится падающий участок. При дальнейшем росте все электроны перейдут в минимум Б, и снова установится линейная ВАХ.

Просмотров: 3403

<<< Экситон