[PDF]
http://dx.doi.org/10.3952/lithjphys.50409
Open access article / Atviros prieigos straipsnis
Lith. J. Phys. 50, 397–402 (2010)
SATURATED ELECTRON DRIFT
VELOCITY AT HIGH ELECTRIC FIELDS IN AlGaAs/GaAs/AlGaAs
HETEROSTRUCTURES
J. Požela, K. Požela, A. Sužiedėlis, V. Jucienė, and Č. Paškevič
Semiconductor Physics Institute, Center for Physical Sciences
and Technology, A. Goštauto 11, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: pozela@pfi.lt
Received 16 November 2010; accepted
15 December 2010
The experimental field dependences
of electron drift velocity in the Al0.3Ga0.7As/GaAs
quantum well (QW) have no negative slope region and saturate at
electric fields in the range of 5–10 kV/cm. The saturated drift
velocity in the narrow (10 nm) QW is lower and in the wide (30 nm)
QW is larger than the saturated drift velocity in bulk GaAs. The
enhancement of the saturated drift velocity is explained by the
decrease in the equivalent intervalley and polar optical phonon
scattering rates of electrons in upper valleys of a GaAs
conduction band with the increase of a QW width. The calculation
of these electron scattering rates shows that in AlGaAs/GaAs QW
with a width larger than 10 nm, the total confined electron–phonon
scattering rate is lower compared with the electron–phonon
scattering rate in bulk GaAs. Correspondingly, the electron drift
velocity in AlGaAs/GaAs QW is larger than in bulk GaAs at electric
fields higher than 10 kV/cm.
Keywords: electron drift velocity,
electron–phonon scattering, AlGaAs/GaAs heterostructures
PACS: 72.20.Ht, 72.10.Di, 73.40.Kp, 73.63.Hs
SOTIES ELEKTRONŲ DREIFO GREITIS
STIPRIUOSE ELEKTRINIUOSE LAUKUOSE ĮVAIRIALYČIUOSE
AlGaAs/GaAs/AlGaAs DARINIUOSE
J. Požela, K. Požela, A. Sužiedėlis, V. Jucienė, and Č. Paškevič
Fizinių ir technologijos mokslų centro Puslaidininkių fizikos
institutas, Vilnius, Lietuva
Eksperimentiškai tirtos elektronų dreifo
greičio priklausomybės nuo elektrinio lauko stiprio Al0,3Ga0,7As/GaAs
kvantinėse duobėse. Parodyta, kad šios priklausomybės neturi
neigiamo polinkio srities laukuose nuo 5 iki 10 kV/cm. Soties
dreifo greitis siaurose kvantinėse duobėse (10 nm) yra mažesnis, o
platesnėse (30 nm) – didesnis už soties dreifo greitį tūriniame
GaAs. Soties dreifo greičio padidėjimas yra aiškinamas elektronų,
esančių aukštesniuose GaAs laidumo juostos X ir L slėniuose,
sklaidos tarpjuostiniais ir poliniais optiniais fononais
silpnėjimu, kai kvantinės duobės plotis didėja. Atlikti šių
sklaidų spartų skaičiavimai parodė, kad suminė elektronų sklaidos
optiniais fononais sparta platesnėse už 10 nm AlGaAs/GaAs
kvantinėse duobėse yra mažesnė negu elektronų sklaidos optiniais
fononais sparta tūriniame GaAs. Atitinkamai, elektronų dreifo
greitis AlGaAs/GaAs kvantinėse duobėse yra didesnis negu šis
greitis tūriniame GaAs stipresniuose negu 10 kV/cm elektriniuose
laukuose.
References / Nuorodos
[1] J.G. Ruch and G.S. Kino, Phys. Rev. 174, 921 (1968),
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRev.174.921
[2] G. Hill and P.N. Robson, Solid-State Electron. 25, 589
(1982),
http://dx.doi.org/10.1016/0038-1101(82)90061-2
[3] M. Shur, GaAs Devices and Circuits (Plenum Press, New
York and London, 1987) pp. 35–36,
http://www.springer.com/engineering/electronics/book/978-0-306-42192-1
[4] J. Pozela and A. Reklaitis, Solid-State Electron. 23,
927 (1980),
http://dx.doi.org/10.1016/0038-1101(80)90057-X
[5] B.K. Ridley and N.A. Zakhleniuk, J. Phys. Condens. Matter. 8,
8525 (1996),
http://dx.doi.org/10.1088/0953-8984/8/44/007
[6] B.K. Ridley and N.A. Zakhleniuk, J. Phys. Condens. Matter. 8,
8539 (1996),
http://dx.doi.org/10.1088/0953-8984/8/44/008
[7] B.K. Ridley and N.A. Zakhleniuk, J. Phys. Condens. Matter. 8,
8553 (1996),
http://dx.doi.org/10.1088/0953-8984/8/44/009
[8] N.A. Zakhleniuk, C.R. Bennett, B.K. Ridley, and M. Babiker,
Appl. Phys. Lett. 73, 2485 (1998),
http://dx.doi.org/10.1063/1.122490
[9] B.K. Ridley, J. Phys. C 15, 5899 (1982),
http://dx.doi.org/10.1088/0022-3719/15/28/021
[10] J. Požela, A. Namajūnas, K. Požela, and V. Jucienė, Physica E 5,
108 (1999),
http://dx.doi.org/10.1016/S1386-9477(99)00025-9
[11] J. Požela, K. Požela, and V. Jucienė, Semiconductors 34,
1011 (2000) [Fiz. Tekh. Poluprovodn. 34, 1053 (2000)],
http://dx.doi.org/10.1134/1.1309408
[12] D.R. Anderson, N.A. Zakhleniuk, M. Babiker, B.K. Ridley, and
C.R. Bennet, Phys. Rev. B 63, 245313 (2001),
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.63.245313
[13] A. Dmitriev, V. Kachorovski, M.S. Shur, and M. Stroscio, Int.
J. High Speed Electron. Syst. 10, 103 (2000) / in: Frontiers
in Electronics: From Materials to Systems, Selected Topics in
Electronics and Systems Vol. 17, eds. Y.S. Park, S. Luryi, M.S.
Shur, J.M. Xu, and A. Zaslavsky (World Scientific, Singapore, 2000)
p. 119,
http://dx.doi.org/10.1142/S0129156400000131
[14] M. Tomizawa, K. Yokoyama, and A. Yoshii, IEEE Electron Device
Lett. 5, 464 (1984),
http://dx.doi.org/10.1109/EDL.1984.25989
[15] B.K. Ridley, W.J. Schaff, and L.F. Eastman, J. Appl. Phys. 96,
1499 (2004),
http://dx.doi.org/10.1063/1.1762999
[16] J. Požela, K. Požela, and V. Jucienė, Semiconductors 41,
1074 (2007) [Fiz. Tekh. Poluprovodn. 41, 1093 (2007)],
http://dx.doi.org/10.1134/S1063782607090126
[17] Yu. Požela, K. Požela, V. Jucienė, S. Balakauskas, V.P.
Evtikhiev, A.S. Shkolnik, Yu. Storasta, and A. Mekys, Semiconductors
41, 1439 (2007) [Fiz. Tekh. Poluprovodn. 41, 1460
(2007)],
http://dx.doi.org/10.1134/S1063782607120111
[18] M. Ramonas, A. Matulionis, J. Liberis, L. Eastman, X. Chen, and
Y.-J. Sun, Phys. Rev. B 71, 075324 (2005),
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.71.075324
[19] V.G. Mokerov, I.S. Vasil’evskii, G.B. Galiev, J. Požela, K.
Požela, A. Sužiedėlis, V. Jucienė, and Č. Paškevič, Semiconductors 43,
458 (2009) [Fiz. Tekh. Poluprovodn. 43, 478 (2009)],
http://dx.doi.org/10.1134/S1063782609040095
[20] J. Požela, K. Požela, R. Raguotis, and V. Jucienė,
Semiconductors 43, 1177 (2009) [Fiz. Tekh. Poluprovodn. 43,
1217 (2009)],
http://dx.doi.org/10.1134/S1063782609090140
[21] J.K. Požela and V.G. Mokerov, Semiconductors 40, 357
(2006) [Fiz. Tekh. Poluprovodn. 40, 362 (2006)],
http://dx.doi.org/10.1134/S1063782606030195
[22] J. Požela, K. Požela, A. Sužiedėlis, V. Jucienė, and V. Petkun,
Acta Phys. Pol. A 113, 989 (2008),
http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/ABSTR/113/a113-3-45.html
[23] V.G. Mokerov, J. Pozela, K. Pozela, and V. Juciene, in: Nonequilibrium
Carrier Dynamics in Semiconductors, Springer Proc. in Phys.
Ser., Vol. 110, eds. M. Saraniti and U. Ravaioli (Springer, Berlin,
Heidelberg, 2006) p. 245,
http://dx.doi.org/10.1007/978-3-540-36588-4
[24] V. Karpus, Dvimačiai elektronai (UAB Ciklonas, Vilnius,
2004) 530 p. [Two-dimensional Electrons, in Lithuanian],
http://www.patogupirkti.lt/knyga/Dvimaciai-elektronai.html