align="justify"> GaAs . У куля GaAs інжектуються куля AlAs . Отримуються послідовність з періодом а по осі х . Направление х перпендікулярній до площини вирощування (100).
Електрон при Русі по осі х відділяються бар єрамі AlAs. Відповідно до ПЕРІОДУ потенціалу надрешіткі електронна, енергія для збудження у напрямі х поділена на мінірівні. Ширина мінірівня покладів від відношення шарів двох матеріалів.
Рис. 10. рівнева структура надрешіткі AlAs GaAs.
Транспорт електронів відбувається у Першому мінірівні. Дісперсія енергій для найніжчого мінірівня зі збудженням по х має вигляд:
(1)
де - енергія Електрон, ka - фаза, - ширина уровня.
Рис. 11. Дісперсійна крива для Першого мінірівня.
Для Опису системи віберемо модель Есакі-Тсу. Вона якнайбільш Підходить для Опису подібніх систем (напівпровідніковіх систем з від ємним діференціальнім опором).
Модель Есакі-Тсу
Енергетичний спектр електронів в крісталі, в тому чіслі и в напівпровідніку представляет собою набор дозволеного енергетичних зон, що містять ті значення ЕНЕРГІЇ, Які может мати електрон, и розділеніх Заборонений зонами (ЕНЕРГЕТИЧНА щілінамі) - проміжкамі таких значень ЕНЕРГІЇ, Якими електрон володіті НЕ может. При абсолютному нулі температури Електрон займають Нижні дозволені зони, тобто спектр складається Із заповненості и порожніх зон.
накладення Додатковий періодічного потенціалу надґратка віклікає розщеплення зони провідності на ряд дозволеного та заборонених підзон, ширина якіх значний менше ширини віхідної зони.
Введення одновімірного потенціалу надґратка виробляти до Порушення зонної Структури вихідних матеріалів, вінікає серія вузьких підзон и заборонених щілін, Які з'являються внаслідок поділу зони Бріллюена на ряд мінізон.
Рис. 12.Розчеплення енергетічної зони кристалу з постійною гратки а на мінізоні потенціалом надграткі з періодом d . Число мінізон рівне - d/a.
Електрон під дією постійного електричного поля E, спрямованостей уздовж осі z (вісь z перпендикулярна верствам напівпровіднікової надґратка), может переміщатіся вздовж напрямку цієї осі. При цьом квазіімпульс змінюється як
(2)
де k - квазіімпульс в напрямку z.
Інтегруючі (2), для постійного електричного поля E отрімаємо:
(3)
У періодічному потенціалі Надґратка енергія руху носіїв Струму уздовж осі надґратка є періодічною функцією квазіімпульса з періодом
Енергія електронна в набліженні сильного зв'язку має вигляд
(4)
де d - период надґратка уздовж z; ? - ширина мінізоні; ? 0 - енергія Нижній мінізоні.
З формули (4) віпліває, что ШВИДКІСТЬ електрона, Який розпочав рух у центрі зони Бріллюена в момент годині t=0 :
(5)
Де - блохівська частота.
Таким чином, если уздовж осі напівпровіднікової Надґратка з періодом dдокладено достаточно сильне електричне поле E, так что електрон рухається в межах однієї енергетічної зони від однієї Межі зони Бріллюена до Іншої почти без розсіювання, то електрон Робить блохівське коливання з блохівське частотою. Припустиме, что ймовірність того, что електрон в пліні годині t буде рухатіся безрозсіювання,, де - середній годину между зіткненнямі. Тоді середня ШВИДКІСТЬ дрейфу електрона уздовж осі надґраткі:
(6)
Де введено критичності поле. Для простоти Припустиме, что КОЖЕН розсіяний електрон возвращается в центр зони Бріллюена. При Слабко ЕЛЕКТРИЧНА полі E lt; Ec Електрон НЕ могут покинути параболічної части дісперсійного співвідношення, ШВИДКІСТЬ дрейфу растет. При E=Ec крива v (E) досягає максимуму. При подалі збільшенні поля електрон досягає області
