жуть призводити до формування областей з негативним диференціальним опором (NDR) на вольт-амперної характеристиці, для яких величина протікаючого струму зменшується з ростом прикладається напруги. Цей ефект вперше був виявлений Лео Есакі ще в 1957 р. при вивченні тунельних діодів з р-п переходами. У 1970 р. він (разом з Тцу) припустив, що такий же ефект може спостерігатися в токах, що протікають через квантові ями, проте лише до середини 1980-х р. розвиток методів осадження дозволило виростити структури з гетероперехідами і квантовими ямами, на основі яких вдалося створити реальні пристрої, в яких використовується обговорюваний ефект.
Дія електронних пристроїв на основі ефекту негативного диференціального опору (NDR) квантових ям пов'язане з так званим ефектом резонансного тунелювання (RTE), які спостерігаються при проходженні електричного струму через структуру з двох тонких бар'єрів, між якими розташовується квантова яма . Вольт-амперна характеристика (залежність I - V) цих пристроїв схожа на характеристики тунельних діодів Есакі. На рис.5, а схематично представлена ??зона провідності для подвійного гетероперехода з квантовою ямою між переходами. Передбачається, що ширина квантової ями настільки мала (5-10 нм), що яма може містити лише один електронний рівень з енергією E t (резонансний рівень). Область ями складається з слаболегірованних GaAs, оточеного шарами AlGaAs з більшою шириною забороненої зони. Зовнішні шари складаються з сильнолегованого GaAs n-типу (n + GaAs), який забезпечує електричні контакти. Рівень Фермі для п + GaAs розташовується в зоні провідності, оскільки цей матеріал може розглядатися як вироджений напівпровідник
Рис.5. Схематичне представлення зони провідності резонансного тунельного діода: а - за відсутності зовнішнього напруги; 6 - г - при підвищенні прикладеної напруги; д - вольт-амперна характеристика системи
Розглянемо поведінку описуваної системи при підвищенні прикладеної електричної напруги V, починаючи з напруги 0В. Можна очікувати, що при невеликому доданому напрузі електрони будуть туннелировать із зони провідності п + GaAs через потенційний бар'єр, внаслідок чого збільшення напруги повинно призводити до зростання струму, що й демонструє ділянку 1 - 2 в області малих напруг на вольт-амперної характеристиці (рис .5, д). При подальшому зростанні напруги до значенія2E 1 / е енергія електронів в п + GaAs в околиці рівня Фермі збігається з резонансним рівнем E 1 електронів усередині квантової ями, як показано на рис.5, б).
Такий збіг відповідає резонансу, при якому коефіцієнт квантової проникності бар'єру різко зростає. Резонанс пояснюється тим, що за цих умов хвильова функція електрона в ямі когерентно відбивається між двома бар'єрами (цей ефект аналогічний оптичному відображенню в резонаторах Фабрі - Перо). При цьому електронна хвиля, яка потрапляє в структуру зліва збуджує резонансний рівень електронів в ямі, підвищуючи тим самим коефіцієнт проходження електронів (а отже, і величину струму) через потенційний бар'єр, що відповідає області точки 2 на вольтамперної характеристиці рис. 5, д. виникає при цьому ситуацію можна порівняти з уприскуванням електронів зліва в квантову яму і їх подальшим звільненням через другий бар'єр.
При подальшому підвищенні напруги (рис. 5, в) резонансний рівень енергії в ямі розташований нижче рівня Фермі в катод...
