hoot), який досягає максимуму, а потім швидко спадає до стаціонарного значення. Весь процес розгону і загасання, як видно, відбувається за час 0,5 ... 1,0 пс. br/>В
Рис. 1.1. Вплив на енергію та швидкість електронів імпульсу електричного поля тривалістю 6 пс і напруженістю:
1-5 кВ/см, 2-10 кВ/см; а - - дрейфова швидкість всіх електронів, - в Г-долині; б - енергія електронів в Г-долині (штрихові криві) і відносне число електронів в бічних долинах (суцільні криві) [7]
Електрони спочатку розганяються до швидкості см/с, а потім (через пс при 77 К), досягнувши енергії оптичних фононів, починають активно розсіюватися на них і втрачають накопичений добавок до стаціонарної швидкості. За час, приблизно рівне 0,1 пс, дрейфова швидкість спадає до стаціонарного значення, тобто в сумі всього за 0,2 ... 0,4 пс вона досягає стаціонарного значення, характерного для сильного електричного поля кВ/см () . З малюнка також видно, що середня енергія електрона при цьому плавно росте в часі, насичуючись практично в момент досягнення стаціонарного значення. p> На рис. можна простежити цей процес у динаміці.
Видно, що енергія електронів в Г-долині після виключення електричного поля досить довго зберігає величину вище стаціонарної, а швидкість електронів різко падає. Це відбувається внаслідок того, що електрони в Г-долині через сутички швидко втрачають можливість бесстолкновітельного руху (хоча енергія велика), а велика кількість електронів в бічних долинах, хоча і володіє енергією вище стаціонарної, має набагато нижчу швидкість (рухливість). Також добре видно, що підвищення електричного поля з 5 до 10 кВ/см, збільшує максимальну швидкість, але сам ефект сплеску (оскільки стає більше) триває набагато менше через междолінного перекидання. p> Після виключення електричного поля деякий час електрони рухаються по інерції або, як ще кажуть, В«балістичнихВ». Потім численні зіткнення швидко припиняють цей інерційний політ електронів. Причому такий спад йде набагато швидше, ніж процес охолодження і повернення електронів до рівноважного розподілу між долинами. p> Саме затримка останніх двох процесів при різкому зменшенні зовнішнього поля навіть на невелику величину призводить до сильного зменшення дрейфовой швидкості. Цей ефект називається В«зворотним сплеском швидкостіВ» - в англомовній літературі - В«undershootВ» або ефект Ріса [9] на ім'я вченого, вперше пояснив таким чином це явище. p> Підводячи підсумки, можна сказати, що ефект сплеску швидкості в часі дозволяє отримати максимальні дрейфові швидкості, у кілька разів перевищують їх стаціонарні значення. Величини часів релаксації, одержувані при цьому (з, з), дозволяють припускати, що можливості використання досліджуваних напівпровідникових матеріалів зберігаються до 100 ... 500 ГГц. br/>
1.2 Сплеск дрейфовой швидкості в коротких структурах
На коротких відрізках часу можна отримати значне (в рази!) збільшення дрейфовой швидкості. Якщо прикласти до каналу транзистора відповідне електричне поле так, щоб електрони пролітали активну область за дуже короткий проміжок часу, то середня дрейфова швидкість в цій області виявиться значно вище стаціонарної. p> Якщо швидкість електрона буде на рівні 107 см/с, то він пролетить область 10-5 см (0.1 мкм) за 10-12 с. Це означає, що очікуваний сплеск дрейфовой швидкості в часі буде досить тривалим, тобто буде існувати у всі час прольоту. Іншими словами, цей сплеск швидкості в часі призведе до сплеску швидкості в субмікронних структурах по просторовій координаті на всю товщину структури. p> Міркування про сплеск швидкості в часі грунтувалися на зміні параметрів напівпровідників в умовах впливу В«теоретичного імпульсуВ» з сверхрезкім фронтом (субпікосекундним!), що майже нереально. У той же час здійснення сплеску швидкості в просторі - явище, що реалізовується в напівпровідникових структурах і носить стаціонарний характер. p> Необхідний стрибок (різке збільшення електричного поля) реалізується за рахунок заздалегідь заданої неоднорідності напівпровідникової структури з координування. Коли електрони потрапляють в область різкої зміни електричного поля, вони відчувають різку зміну швидкості або ефект сплеску. Такий неоднорідною структурою може служити добре відома і легко здійсненна - структура, яка була отримана в [10] за допомогою двосторонньої імплантації Si в пластину GaAs. <В
У результаті подальшого відпалу дефектів і неминучою в таких випадках дифузійної разгонки отримана структура з розподілом концентрацій донорів, показаним на рис. 1.2. p> На рис. 1.3 наведено розраховані з використанням рис. 1.2 залежності концентрації донорів, носіїв заряду і потенціалу (у відносних одиницях) від нормалізованого відстані X/L, де L - довжина каналу, яка в результаті розрахунку склала 0,75 мкм. До цієї структури прикладався імпульс напруги (300 пс), довгий в порівнянні з часами релаксації, які, ...
