Источники низкочастотных шумов в квантово-размерных светоизлучающих структурах и диодах Шоттки с дельта-легированием тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

На правах рукописи

□□3459037

КЛЮЕВ Алексей Викторович

ИСТОЧНИКИ НИЗКОЧАСТОТНЫХ ШУМОВ В КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫХ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ СТРУКТУРАХ И ДИОДАХ ШОТТКИ С ДЕЛЬТА-ЛЕГИРОВАНИЕМ

01.04.03 - Радиофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород - 2008

<~ j

003459037

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Якимов Аркадий Викторович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Кисляков Альберт Григорьевич,

Защита состоится « 2! » _ МЛ 200 9 г. в /У ',00 на заседании диссертационного совета Д ¿12.166.07 при Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского (603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. ауд. У20 ).

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим отравлять по указанному адресу учёному секретарю совета.

кандидат физико-математических наук, доцент Медведев Сергей Юрьевич

Ведущая организация: Институт физики микроструктур РАН.

Автореферат разослан « »

200/г.

Учёный секретарь диссертационного совета к.ф.-м.н., доцент

Черепенников В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Акггуальность темы

Настоящая работа представляет собой развитие цикла исследований, выполняемых на кафедре бионики и статистической радиофизики Нижегородского государственного университета (ННГУ). Основные результаты, полученные ранее, обобщены в диссертациях C.B. Макарова, М.Ю. Перова, A.B. Белякова и A.B. Моряшина.

Фликкерный шум, иначе называемый 1/f шумом (что отражает вид его спектра, примерно обратно пропорциональный частоте), был обнаружен при исследовании шума электронных ламп на низких частотах.

Исследования фликкерного шума проводятся более 80 лет, однако его природа до конца не выявлена. На данный момент имеется значительный материал по физическим и статистическим свойствам фликкерного шума различных объектов, который был получен рядом исследователей: A. Van der Ziel, F.K. Du Pre, A.H. Малахов, F.N. Hooge, T.G.M. Kleinperming и L.K.J. Vandamme, Ш.М. Коган, P. Dutta и P.M. Horn, J. Clarke и R.F. Voss, M.B. Weissman, Г.Н. Бочков и Ю.Е. Кузовлев, В.П. Паленскис, Н.Б. Лукьянчикова, Р.З. Бахтюин и С.С. Гоц, А.К. Нарышкин и A.C. Врачев, Г.П. Жигальский, В.В. Потемкин, С.А. Корнилов, В.Н. Кулешов, М.Е. Левинштейн и СЛ. Румянцев, С.Ф. Тимашев, Г.А. Леонтьев, T. Musha и M. Yamamoto, В.П. Коверда и В.Н. Скоков, Р.Н. Handel, К.А. Казаков, и др.

Помимо изучения фундаментальных аспектов, касающихся природы 1/f шума, отдельный интерес представляет практическое приложение шумового анализа. Одним га направлений, активно развиваемых в последние годы, является использование 1/f шумового анализа в качестве неразрушающего инструмента для диагностики качества структуры прибора. Во фликкерных флуктуациях, по-видимому, находят свое отражение электронные и атомные процессы в веществе, характеризующие особенности микроструктуры твердых тел. Это дает возможность использовать 1/f шум для получения информации о качестве и надежности полупроводниковых структур.

На данный момент одной из наиболее распространенных моделей для объяснения 1/f шума в полупроводниках является модель двухуровневых систем (ДУС) - систем, имеющих атомарную структуру, обладающих двумя метастабильными состояниями, разделенными относительно невысоким потенциальным барьером.

Предполагается, что в образце присутствует ансамбль ДУС, характеризующийся достаточно широким (в масштабе кТ) распределением высот внутренних энергетических барьеров. Спонтанные (термоактивированные) переключения между состояниями отдельной ДУС приводят к изменению электрофизических параметров образца (например, проводимости), имеющему вид случайного телеграфного процесса (СТП). Суперпозиция случайных процессов, генерируемых ансамблем ДУС, имеет спектр вида 1/1", хотя и в ограниченном, но достаточно широком диапазоне частот. Разновидностями такой модели являются модель Когана и Нагаева для туннельного перехода частиц, а также модель, развиваемая в настоящей работе, связывающая возникновение шума с наличием подвижных дефектов в твердом теле.

Многие из разработанных статистических методов касаются проверки гауссовости и стационарности \И шума. Для этого, в частности, используются оценки вероятностного распределения (гистограммы) шума, кумулянтов высших порядков, в основном, коэффициентов асимметрии и эксцесса. На основе исследования статистических свойств 1Я" шума возможно тестирование и контроль качества полупроводниковых приборов.

Часто исследование 1/Т шума затрудняется из-за влияния внешних электромагнитных наводок (помех). Этой проблеме в работе уделено отдельное внимание.

В диссертации исследованы флуктуационные характеристики нано-размерных источников и приемников излучения.

В настоящее время развивается область наноэлектроники, связанная с разработкой полупроводниковых приборов с квантово-размерными структурами - квантовыми ямами (КЯ) и квантовыми точками (КТ). Предполагается, что такие приборы из-за малых размеров активной области должны обладать более высокой температурной стабильностью и радиационной стойкостью, а также сравнительно небольшим количеством подвижных дефектов, которые могут быть причиной негауссовости 1 /Г шума.

В представленной работе продолжены исследования флуктуацион-ных характеристик светоизлучающих диодов и лазеров, имеющих нано-размерную структуру, изготовленных в Научно-исследовательском физико-техническом институте ННГУ на основе ОаАБ и его твёрдых растворов.

Другими приборами, исследуемыми в данной работе, являются низкобарьерные диоды Шоттки, разрабатываемые в Институте физики мик-

роструктур РАН. Диод с барьером Шоттки является одним из основных нелинейных элементов, используемых при приеме микроволнового излучения. Однако, из-за относительно большой высоты барьера Шоттки, "обычные" диоды обладают большим начальным сопротивлением. Это приводит к необходимости использования дополнительного внешнего смещения. Уменьшение эффективной высоты барьера позволяет уменьшить дифференциальное сопротивление диода и, тем самым, получить детектор сигналов или умножитель частоты, работающие без постоянного смещения.

В настоящей работе представлены предварительные результаты исследования вольтамперных характеристик (ВАХ) и спектра низкочастотного шума низкобарьерных диодов Шоттки. Анализ ВАХ нужен для диагностики структуры диодов. В частности, из ВАХ могут быть определены параметры диода: дифференциальное сопротивление, сопротивление базы и контактов, высота барьера Шоттки, и т.д. Особенно важно, что из анализа ВАХ может быть уточнено значение толщины 5 - слоя, полученное в процессе выращивания структуры.

ВАХ этих диодов детально исследовались производителем. Здесь используется иной подход, ориентированный на выявление технологических областей в структуре диода, содержащих источники наблюдаемого фликкерного шума.

Основные цели диссертации

- уточнение и пересмотр существующих представлений об источниках фликкерного шума в наноразмерных диодных структурах на основе баАв и его твёрдых растворов;

- выявление и дифференциация источников фликкерного шума путём анализа токовой зависимости спектра низкочастотного шумового напряжения, генерируемого исследуемой структурой;

- анализ спектральных и простейших статистических характеристик низкочастотного шума с целью выявления новых механизмов шумооб-разования в наноразмерных светоизлучающих структурах;

- модификация существующих методов анализа ВАХ, предназначенных для диагностики структуры низкобарьерных диодов Шоттки, с целью дифференциации возможных источников низкочастотных шумов.

Научная новизна

1. Модифицированы модели, описывающие источники и проявление фликкерного шума в полупроводниковых диодных структурах. Впервые проанализировано влияние возможных флуктуации электрофизических параметров квантово-размерных объектов (ям и точек) на электрические и оптические свойства светоизлучающих структур; предложена модель, описывающая фликкерные шумы в низкобарьерных диодах Шоттки.

2. Обнаружено возникновение существенной негауссовости шума, сопровождающееся сменой механизма генерации низкочастотного шума, в лазерах на квантовых ямах при переходе через порог генерации индуцированного излучения.

3. Модифицирована процедура анализа В АХ низкобарьерных диодов Шоттки, что, в дополнение к диагностике структуры, позволяет выявить возможные источники низкочастотных шумов. Показано, что фликкерные шумы в исследуемых образцах могут быть обусловлены флуктуа-циями эффективного числа атомов донорной примеси в 5 - слое перехода Шоттки.

4. Впервые доказано, что модель Ван дер Зила, определяющая спектр естественных шумов в полупроводниковом диоде, не применима при коэффициенте неидеальности ВАХ, отличном от единицы.

Практическая значимость работы

Выявление преобладающего шума тока утечки в светоизлучающих структурах указывает на необходимость совершенствования технологии их изготовления.

Обнаруженное изменение статистических характеристик низкочастотного шума в лазерах на КЯ (при переходе через порог генерации индуцированного излучения) может быть использовано для дополнительного анализа физических процессов в квантово-размерных объектах.

Предложенная процедура анализа ВАХ низкобарьерных диодов Шоттки может быть использована и для других типов диодов с целью диагностики их структуры и выявления возможных источников (низкочастотных) шумов.

Результаты, полученные в диссертации, могут быть использованы учреждениями, занимающимися вопросами разработки и использования квантово-размерных светоизлучающих структур и низкобарьерных диодов Шоттки (ННГУ, НИФТИ, ИФМ РАН и др.).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Уточнены и расширены существующие представления об источниках фликкерного шума в полупроводниковых дкодах, включая нано-размерные светоизлучающие структуры и диоды Шотгки с 5 -легированием.

2. В лазерах и светодиодах на КЯ и КТ, работающих в темновом режиме и в режиме спонтанного излучения, источником фликкерного шума является шум тока утечки. Возможные флуктуации электрофизических параметров КЯ и КТ в этих режимах не проявляются.

3. Установлено, что при токах, близких к пороговому значению, в лазерах на КЯ появляется дополнительный белый шум. Оценки плотности вероятности и зависимостей коэффициентов асимметрии и эксцесса шумового напряжения от тока через прибор выявили негауссовость и/или нестационарность шума при переходе в режим индуцированного излучения. В режиме спонтанного излучения нарушение гауссовости и стационарности не наблюдалось. Это свидетельствует о смене механизма шумообразования при переходе через порог генерации индуцированного излучения.

4. Флуктуации интенсивности спонтанного излучения лазеров на КЯ обусловлены фликкерным шумом тока утечки, модулирующим (вследствие питания прибора от источника тока) величину тока через КЯ.

5. Фликкерные шумы напряжения, наблюдающиеся в диодах Шотгки с 5 - легированием, могут быть обусловлены флуктуациями эффективного числа атомов донорной примеси в 5 - слое перехода Шотгкя.

Апробация результатов и публикации

Обоснованность научных положений и выводов, полученных в диссертации, обеспечивается строгостью применяемых методов статистической радиофизики и твердотельной электроники. Адекватность разработанных моделей подтверждается удовлетворительным описанием экспериментальных данных, полученных для разных типов приборов. Кроме того, некоторые полученные результаты согласуются с исследованиями других авторов.

Основные результаты диссертационной работы отражены в 30 научных публикациях, в том числе в 6 статьях в рецензируемых изданиях.

По теме диссертации соискателем опубликованы: одна статья в журнале "Известия ВУЗов. Радиофизика", пять статей в журнале "Вестник

Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского".

Результаты работы регулярно докладывались на семинарах кафедры бионики и статистической радиофизики ННГУ, а также прошли апробацию на ряде научных конференций и совещаний:

- ежегодный международный научно-методический семинар "Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах" (2005-2007 г., МНТОРЭС им. А.С.Попова, Москва);

- международная научно-техническая конференция INTERMATIC - 2006 "Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения", 24-28 октября 2006 г., Москва;

- международная научная конференция "Тонкие пленки и наноструктуры" 22-26 ноября 2005 г., Москва;

- 19-я международная конференция по шумам и флуктуациям (International Conference on Noise and Fluctuations) ICNF-2007, Japan, Tokyo, 2007;

- XII Международный Симпозиум. "Нанофизика и наноэлектрони-ка". 10-14 марта 2008 г., Н.Новгород;

- ежегодная "Научная конференция по радиофизике" (2004-2008 г., ННГУ, Н.Новгород);

- ежегодная "Нижегородская сессия молодых ученых" (Н.Новгород, 2004-2008 г.).

Личный вклад автора

Диссертант принимал непосредственное участие как в постановке задач, так и в расчетах, построении аналитических моделей, экспериментальных работах, обсуждении и физической интерпретации результатов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитируемой литературы и пяти приложений. Общий объем диссертации составляет 158 страниц, из них основной текст 131 страницу, приложения - 13 страниц, библиографический список - 14 страниц (165 наименований). Работа содержит 101 рисунок и 7 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во Введении обоснована актуальность рассматриваемой темы исследования, изложено современное состояние подобных исследований в мире, проведен обзор литературы по теме диссертации, приведены результаты, выносимые на защиту.

В Первой главе представлены модифицированные модели, учитывающие особенности рассматриваемых приборов, обусловленные спецификой механизмов токопереноса, определяющих ВАХ диода. В качестве источников фликкерного шума рассматриваются бистабильные точечные дефекты, приводящие к флуктуациям электрофизических параметров полупроводникового материала.

Бистабильные дефекты, находящиеся в различных технологических областях диода (база, область пространственного заряда - ОПЗ, и т.д.), приводят к появлению фликкерных флуктуации той или иной компоненты тока. В зависимости от того, какая компонента подвержена наиболее сильным флуктуациям, и от того, какая компонента наиболее сильно проявляется в ВАХ диода, возникают различные эффекты в токовой зависимости спектра Ш шумового напряжения, выделяющегося на диоде.

В Разделе 1.1 рассмотрены механизмы токопереноса, определяющие различные составляющие ВАХ полупроводникового диода, такие как диффузионный ток, рекомбинационный ток и ток утечки.

Диффузионный и рекомбинационный токи, при напряжении Ул приложенном кр-п переходу, имеют вид:

Ь = 1а

(

ехр

V,

\

Л Л

ту

(1)

где Ут =кЩ - тепловой потенциал, определяемый элементарным зарядом постоянной Больцмана к, и абсолютной температурой Т, цх~ коэффициент неидеальности (для диффузионной компоненты тока 1=с1, щ= 1; для рекомби-национной компоненты тока А=г, цг=2).

Ток утечки в общем случае содержит две компоненты - линейную 1п и нелинейную 1„1 {¡,-¡¡¡+1^). Линейная компонента описывается сопротивлением Яц (¡н^У/Яц). Для моделирования нелинейной компоненты здесь используется характеристика обычного диода типа (1), с параметрами Я=л/ и, как правило, ^„¡»\. Следует отметить, что нелинейная

компонента тока утечки /„; - весьма общее понятие. В каждом конкретном типе полупроводниковых приборов к выражению вида (1) могут приводить различные физические механизмы.

Приведена эквивалентная схема полупроводникового диода с соответствующими дифференциальными сопротивлениями (рис. 1). Учтено сопротивление базы диода и его омических контактов.

Рис. 1

В Разделе 1.2 предполагается, что фликкерный шум обусловлен присутствием подвижных точечных дефектов в материале. Используется модель двухуровневых систем (ДУС), согласно которой дефект может находиться в одном то двух метастабильных состояний. Переход из одного состояния в другое происходит достаточно быстро, по сравнению с временем пребывания в одном из состояний. Следовательно, изменение электрофизических параметров образца (например, подвижности, концентрации носителей тока) при перемещении дефекта из одного состояния в другое и обратно может быть представлено случайным телеграфным процессом (СТП). В полупроводнике имеется определенное количество дефектов и 1/{ шум образуется суперпозицией (ансамблем) СТП.

Стохастические (термоактивированные) переключения состояний бистабильного дефекта приводят к изменениям его электрофизических параметров, например, сечения рассеяния и энергии ионизации. Изменение первого параметра проявляется через флуктуации подвижности, второго - через флуктуации подвижности и концентрации носителей тока.

Рассмотрены механизмы возникновения флуктуации различных компонент тока полупроводникового диода. Показано, что эти механизмы могут быть учтены путём введения флуктуаций сопротивлений, входящих в эквивалентную схему диода.

Представлены модифицированные модели, учитывающие особенности рассматриваемых приборов, обусловленные спецификой механизмов токопереноса, определяющих ВАХ диода. В качестве источников фликкерного шума рассматриваются бистабильные дефекты, находящиеся в различных технологических областях диода (база, ОПЗ, и т.д.).

Бистабильные дефекты, находящиеся в (нейтральной) базе диода, приводят к флуктуациям диффузионной компоненты тока. Бистабильные дефекты, находящиеся в области пространственного заряда приводят к флуктуациям рекомбинационной компоненты. Флуктуации тока утечки могут быть связаны с процессами, происходящими по периметру диода.

Показано, что причиной флуктуаций диффузионной компонента тока могут быть флуктуации концентрации и/или подвижности носителей, вызванные бистабилышми дефектами, локализованными в базе диода.

В качестве механизма возникновения флуктуаций рекомбинационной компоненты тока могут выступать флуктуации времени жизни (либо скорости рекомбинации) носителей заряда в ОПЗ. Указанные флуктуации рассматриваются в качестве возможной причины возникновения флуктуаций рекомбинационного тока.

Обязательным условием проявления эффекта "насыщения" фликкерного шума, наблюдавшегося в германиевых диодах и объясненного А.Н. Малаховым, является наличие лишь одной токовой компоненты, подверженной флуктуациям.

Такой компонентой в ве диодах является диффузионный ток. При малых токах через диод спектр 1/Т шумового напряжения пропорционален квадрату тока через образец (как в линейных резистивных элементах). При больших токах, когда дифференциальное сопротивление изменяется примерно обратно пропорционально току, зависимость спектра шума от тока пропадает, то есть возникает эффект насыщения шума. Наличие резистора нагрузки, шунтирующего диод по малому сигналу, приводит к тому, что насыщение наступает при ббльших значениях тока через диод.

В светодиодах и лазерах с КТ и КЯ эффект насыщения наблюдается в случае преобладания рекомбинационной компоненты тока, подверженной фликкерным флуктуациям.

В диодах, характеризующихся относительно большой шириной ОПЗ, наблюдалась зависимость спектра Ш шумового напряжения, обратно пропорциональная току в первой степени. Объяснение этого эффекта было дано А.К. Нарышкиным и заключается в учете диффузионной компоненты тока через диод (не флуктуирующей) и относительно слабой рекомбинационной компоненты, подверженной фликкерным флук-туациям.

В диссертации показано, что при учете "не шумящей" диффузионной и флуктуирующей рекомбинационной компоненты тока через диод, если они сравнимы по величине, в области малых токов имеет место рост спектра пропорционально квадрату тока, а в области больших токов спектр обратно пропорционален току в первой степени. Таким образом, "эффект Нарышкина" модифицируется в эффект "максимизации" шума.

В исследованных светоизлучающих диодах и лазерах на КТ и КЯ диффузионную компоненту тока выявить не удалось. Поэтому, если ток рекомбинации (в ОПЗ, КТ, КЯ) подвержен фликкерным флуктуациям, то должен наблюдаться эффект насыщения шума.

Эффект максимизации фликкерного шума проявляется, как правило, в случае доминирующих флуктуаций тока "утечки". Этот ток может быть обусловлен утечкой по периметру перехода, либо через дефекты структуры. Токовая зависимость спектра 1/Т шума в этом случае имеет максимум. В области малых токов спектр нарастает пропорционально квадрату тока так же, как это происходит и для фликкерного шума линейного резистора. По мере увеличения тока через диод нарастание спектра замедляется, затем, после достижения максимума, спектр шумового напряжения начинает монотонно убывать.

Раздел 1.3 содержит заключение к первой главе, дающее обзор всех приведенных в главе известных моделей и эффектов и новых результатов по модификации рассмотренных моделей.

Во Второй главе проводится детальный анализ шумов следующих приборов: (а) светодиоды на /«0,2С«о ^ квантовых ямах и квантовых точках; (б) светодиоды только на 1пАз квантовых точках; (в) лазеры на 1п0 2Са0 ^Ая квантовых ямах.

При исследовании флуктуаций интенсивности излучения полупроводниковых лазеров было обнаружено существенное проявление нега-уссовости 1 /Г шума при переходе через порог генерации индуцированного излучения.

Также было установлено, что после порога генерации лазерного излучения происходит увеличение мощности шума за счет появления дополнительного белого шума.

В Разделе 2.1 описаны структуры исследованных светодиодов и лазеров (изготовленных в группе Б.Н. Звонкова, НИФТИ ННГУ).

В Разделе 2.2 рассмотрена рекомбинационная (через квантовые ямы/точки и центры рекомбинации в ОПЗ) составляющая ВАХ светоиз-лучающих диодов и лазеров. Впервые исследовано проявление возможных флуктуаций скорости рекомбинации через квантовые ямы/точки. Показано, что в этом случае в токовой зависимости спектра должен наблюдаться эффект насыщения. Подтверждены выводы о том, что флуктуации тока рекомбинации через квантовые ямы/точки не проявляются в исследованных приборах.

В Разделе 2.3 проводится анализ ВАХ и токовых зависимостей спектра НЧ шумов исследуемых светодиодов и лазеров. Во всех приборах был обнаружен ток утечки.

Приведены экспериментальные результаты: вольтамперные характеристики, токовые зависимости спектра 1/{ шумового напряжения.

В ряде лазеров и светодиодов на КТ и КЯ утечки имеют линейный характер. В некоторых образцах обнаружены нелинейные утечки. На рис. 2, 3 показана ВАХ и токовая зависимость спектра 1/1^ шума свето-диода № 1, содержащего в своей структуре КЯ и слой КТ.

10 ' /, А Светодиод ЛИ на КТ и КЯ

¿V, В2/Гц

О 0.2 0.4 0.6 0.8

1 | I ПИЩ—111ИЦ I Т1И1Ц 111111^ I |Т11^~Г 1111Щ

10-' 10"6 КГ5 Ю"4 Ю"3 1<Г2 10"'

Рис. 2. ВАХ светодиода

Рис. 3. Токовая зависимость спектра шумового напряжения

Основным результатом исследований, представленных в данном разделе, является подтверждение того, что источником фликкерных шумов, наблюдаемых в анализируемых образцах, является шум утечки. Подчеркнем, что шумов в КТ и КЯ в этих образцах нами выявлено не было.

В Разделе 2.4 установлено, что после порога генерации лазерного излучения происходит увеличение мощности шумового напряжения за счет проявления дополнительного белого шума.

В Разделе 2.5 проведено исследование негауссовости шума. Для оценки плотности вероятности шумового напряжения используется гистограмма, что позволило выявить существенные отклонения от распределения Гаусса при переходе через порог излучения.

В допороговой области (рис. 4а) гистограмма не показывает отклонения от распределения Гаусса. При переходе через порог генерации шум становится существенно негауссовым (рис. 46). В режиме индуцированного излучения нарушение гауссовости исчезает (рис. 4в).

4 ' V, Лазер №11 Спонтанное 4 ~

о • . иэлученле / \ 200 мА 0 -

/ \ -4"

/ ^ 4"

-12 . X, -12 .

20 г 1 1 1 I 1 1 ■16 0 10 в (а)

Лазер-te и

450 мЛ

4 ' Y> Лазер № 11

Индуцированное

о - юлученнеуу

/ \ 520 мА

•4- / \

4" 7 •

-12 . 7 X,

1 \ 1 1 1 1 1 1 га -lo о ю 20

(В)

(б)

Рис. 4. Гистограмма в гауссовых координатах для лазера № 11 для токов: (а) 200 мА (режим спонтанного излучения); (б) 450 мА (начало генерации

излучения); (в) 520 мА (режим лазерной генерации). Сплошные линии - гауссово приближение по заданной дисперсии шума

Проведено исследование зависимости коэффициентов асимметрии и эксцесса шумового напряжения лазера от тока через прибор.

Большая часть полученных данных для коэффициентов асимметрии и эксцесса лежит вблизи нулевого значения, имеют место отдельные выбросы в разных режимах работы прибора. Наибольшие отклонения от нуля проявляются при индуцированном излучении лазера. Полученные данные характеризуют наличие негауссовости и/или нестационарности шума в режиме индуцированного излучения.

В Разделе 2.6 приводятся результаты анализа электрических шумов лазеров на квантовых ямах и флуктуаций интенсивности оптического

излучения. Подтверждено наличие выявленной ранее существенной корреляции между этими случайными процессами.

В настоящее время диагностика светодиодов и лазеров производится с помощью исследования картины перераспределения светового потока по объему диаграммы излучения в процессе наработки.

В разделе показано, что из-за корреляции электрических и оптических шумов появляется возможность проводить диагностику приборов, исследуя только 1/Г шумы напряжения.

В Разделе 2.7 обобщены результаты второй главы. Сделаны выводы о характеристиках исследуемых образцов. Представлены особенности шумовых процессов, проявляющихся в образцах, что дает производителю потенциальную возможность ликвидировать их в новых поколениях приборов.

В Третьей главе проводится детальный анализ шумов наноразмер-ных полупроводниковых диодов Шоттки с § - легированием.

В Разделе 3.1 описана структура диодов, исследованных в данной работе (диоды изготовлены в группе В.И. Шашкина, ИФМ РАН).

В Разделе 3.2 проводится анализ ВАХ исследуемых диодов.

Ток 10 через барьер Шоттки с приповерхностным 5 - легированием описывается соотношением:

Г

/0=Л-ехр

aVn

К

т У

ехр

fV N

' D

-i

\Ч' т J

(2)

Здесь VD - напряжение, приложенное к барьеру Шоттки, г\- коэффициент неидеальности, a=d/D «1 - относительная толщина 8 - слоя (d -ширина туннельного барьера на границе с металлом ~ единиц нанометра, D - ширина барьера Мотта ~100 нм), 1, - характерный ток. Характерный ток равен:

1„=А **Ггехр(-Д(Д7), (3)

где А** - модифицированная постоянная Ричардсона, А0 - эффективная высота барьера при нулевом смещении, зависящая от параметров 5 -легирования:

¿0 =

Ф-

q2Nsd

D

(4)

Здесь Ф - высота барьера на границе металл-полупроводник, Л^ - поверхностная концентрация атомов донорной примеси, е - диэлектрическая проницаемость полупроводника.

Предложена модель нюкобарьерного диода Шотгки с 5 - легированием, в которой учтено сопротивление омических контактов и базы диода, а также возможность существования утечки.

Разработана процедура декомпозиции ВАХ таких диодов. Исследованы ВАХ диодов; получено удовлетворительное согласие модели и эксперимента.

Показана необходимость учета последовательного сопротивления базы и контактов Яь- Помимо снижения высоты барьера с целью уменьшения дифференциального сопротивления К[ю при нулевом напряжении, необходимо уделять внимание проблеме уменьшения сопротивления базы и контактов.

В Разделе 3.3 приведены измеренные спектры НЧ шумов исследуемых диодов (рис. 5). Выполнен анализ токовых зависимостей этих спектров.

На основе анализа ВАХ диода Шоттки (2 - 4), предложена модель флуктуации эффективного числа атомов донорной примеси в 5 -слое перехода Шоттки, объясняющая экспериментальные данные. Атомы примеси должны быть полностью ионизованы. Однако в рассматриваемом слое могут присутствовать подвижные атомы неконтролируемых примесей, например, атомов кислорода, водорода и т.д. Предполагается, что каждый такой атом формирует ДУС. Стохастические (термоактивированные) переключения между состояниями ДУС могут проявляться через стохастические (типа СТП) изменения энергии ионизации подобных (бистабильных) атомов примеси. Эти изменения приводят к флуктуациям эффективного числа атомов донорной примеси. Оценки, сделанные на основе модели, показывают, что эффективно один из 1 млн. (для некоторых диодов - один из 100 тыс.) атомов может изменять степень ионизации.

Яу, Вг/Гц Диод "П-60(Г

ГЧпгТ= 2048 1Ч5,= 488

да= и,7 Гц

101 10* ю' ю4 10®

Рис. 5. Семейство спектров шумового напряжения диода Б-бОО при разных токах через диод

Согласно модели спектр фликкерного шума сначала нарастает пропорционально квадрату тока через диод, а при больших значениях тока наступает эффект насыщения.

На рис. 6 представлена токовая зависимость спектра 1/{ шумового напряжения для диода Б-600 на частоте 12 Гц. Точками показаны экспериментальные данные, сплошная линия - модель флуктуаций эффективного числа атомов донорной примеси в 5 - слое перехода Шоттки.

В разделе выявлена неприменимость модели Ван дер Зила для описания естественных шумов в полупроводниковых диодах, имеющих коэффициент неидеальности ВАХ, отличный от единицы.

В Разделе 3.4 обобщены результаты третьей главы. Сделаны выводы о характеристиках исследуемых образцов. Представлены особенности шумовых процессов, проявляющихся в образцах.

В Заключении изложены основные результаты и выводы.

В Приложении 1 представлено описание экспериментальной установки для измерения низкочастотных шумов светоизлучающих приборов, приведены основные характеристики приборов, входящих в её состав.

В Приложении 2 представлено описание основных характеристик приборов установки для измерения НЧ шума диодов с барьером Шоттки.

В Приложении 3 представлено описание программного комплекса для исследования НЧ шума.

В Приложении 4 представлено описание характеристик атмосферных и индустриальных помех, воздействующих на экспериментальную установку.

В Приложении 5 приведен список сокращений и обозначений.

10"6 10"5 КГ1 10° 10г

Рис. 6. Токовая зависимость спектра шумового напряжения для диода 0-600 на частоте 12 Гц

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Модифицированы модели, описывающие источники и проявление фликкерного шума в полупроводниковых диодных структурах.

2. На основе детального изучения ВАХ и токовой зависимости спектра 1 /Г шумового напряжения светодиодов и лазеров на квантовых ямах и квантовых точках подтверждено, что фликкерный шум в исследуемых образцах обусловлен шумом тока утечки. В указанных структурах, работающих как в "темновом" режиме, так и в режиме спонтанного излучения, возможные флуктуации электрофизических параметров КЯ и КТ не проявляются.

3. Показано, что флуктуации интенсивности спонтанного излучения лазеров на КЯ обусловлены шумом тока утечки, модулирующим ре-комбинационную компоненту тока через прибор.

4. Обнаружено существенное проявление негауссовости 1/{ шума в лазерах на КЯ при переходе через порог генерации индуцированного излучения. После порога генерации индуцированного излучения происходит увеличение мощности шума за счет появления дополнительного белого шума, что свидетельствует о смене механизма шумообразования.

5. На основе предварительного анализа ВАХ и токовых зависимостей спектра шумового напряжения диодов Шоттки с 5 - легированием обнаружено, что фликкерные шумы в исследуемых образцах могут быть обусловлены флуктуациями эффективного числа атомов донорной примеси в 5 - слое перехода Шоттки.

6. Доказано, что модель Ван дер Зила, определяющая спектр естественных шумов в полупроводниковом диоде, не применима при коэффициенте неидеальности ВАХ, отличном от единицы.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в рецензируемых журналах:

1. Беляков, A.B. Проявление 1/F шума тока утечки в наноразмерных светоизлучающих структурах / A.B. Беляков, A.B. Клюев, A.B. Якимов // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 2008. - Т. 51,№2.-С.149-161.

2. Беляков, A.B. Влияние фликкерного шума тока утечки на флуктуации интенсивности излучения лазеров на квантовых ямах / A.B. Беляков, A.B. Клюев, A.B. Якимов // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия Радиофизика. - 2005. - Вып. 1 (3). - С.3-12.

3.Клюев, A.B. Анализ воздействия электромагнитного импульса на длинную линию в дальней зоне / A.B. Клюев // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия Радиофизика. - 2006. — Вып. 1 (4)-С.121-130.

4. Клюев, A.B. Анализ помех при измерениях низкочастотных шумов / A.B. Клюев, A.B. Якимов II Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. - 2007. - № 6. - С.52-55.

Прочие публикации:

5. Belyakov, A.V. 1/F Noise in leakage current of nanoscale light emitting structures / A.V. Belyakov, A.V. Klyuev, A.V. Yakimov // ICNF-2007. 19 International conference on Noise and Fluctuations, Tokyo, Japan, 9-14 Sept. 2007. - AIP, 2007. - Vol. 922. - P. 329-332.

6. Беляков, A.B. Исследование 1/f шума в наноразмерных светоизлу-чающих структурах / A.B. Беляков, A.B. Клюев, A.B. Якимов // Нанофи-зика и наноэлектроника: XII Международный Симпозиум, Нижний Новгород, 10-14 марта. 2008. - ИФМ РАН, 2008. - Т. 2. - С. 323-324.

7. Беляков, A.B. Фликкерный шум тока утечки в светодиодах на гете-рострукгурах с квантовыми ямами и квантовыми точками / A.B. Беляков, A.B. Клюев, A.B. Якимов // Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах: Материалы международного научно-методического семинара "Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах". М.: МНТОРЭС им. А.С.Попова, МЭИ, 2007. - С.73-78.

8. Беляков, A.B. Исследование низкочастотных шумов наноразмерных InGaAs/GaAs/InGaP лазеров на квантовых ямах с целью диагностики их физических свойств / A.B. Беляков, A.B. Клюев, A.B. Якимов // Тонкие пленки и наноструктуры: Материалы Международной научной конференции, Москва, 22-26 ноября. 2005. - М., 2005. - Ч. 1. - С.205-207.

9. Клюев, A.B. Исследование токовой зависимости спектра 1/f шумового напряжения нюкобарьерных диодов Шоттки с 5-легированием / A.B. Клюев, Е.И. Шмелев // XIII Нижегородская сессия молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины: Тезисы докладов. - Изд. Гладкова О.В.-2008.

ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение

1. Модификация физических моделей, описывающих токовые зависимости спектра фликкерных шумов в полупроводниковых диодах

1.1 В АХ полупроводникового диода

1.2 Источники фликкерного шума в полупроводниковом диоде (Модель \И шума на основе бистабильных дефектов. Фликкерные

флуктуации параметров диода. Эффект насыщения. Эффект, обусловленный флуктуациями рекомбинационного сопротивления диода. Эффект максимизации.)

1.3 Выводы по первой главе

2. Низкочастотные шумы в светоизлучающих гетероструктурах на квантовых ямах и точках

2.1. Структуры исследованных светодиодов и лазеров

2.2. Токи рекомбинации в светодиодах и лазерах на КЯ/КТ

2.3. НЧ шумы утечки в светодиодах и лазерах на КЯ/КТ (Светодиоды на КТ и КЯ. Светодиоды на КТ. Лазеры на КЯ.)

2.4 Анализ спектра НЧ электрических шумов лазерных структур в области порога индуцированного излучения

(Декомпозиция спектров. Зависимость спектральных компонент от тока.

2.5 Исследование негауссовости НЧ шума.

(Проявление негауссовости НЧ шума в лазерах. Негауссовость Ш шума в светодиодах.)

2.6. Флуктуации интенсивности оптического излучения лазеров на

КЯ

(Флуктуации интенсивности оптического излучения. Спектры электрических шумов и флуктуаций интенсивности излучения. Функция взаимной когерентности.) 2.7 Выводы по второй главе

3. НЧ шум в наноразмерных полупроводниковых диодах с барьером Шоттки

3.1. Структура диодов

3.2. Декомпозиция В АХ диодов с барьером Шоттки

(Модель диода. Процедура аппроксимации экспериментальных данных и оценка точности аппроксимации. Полные ВАХ диодов.)

3.3. Анализ спектра НЧ шумов диодов с барьером Шоттки

(Шум типа 1/£ Токовые зависимости спектра \Ц шума. Оценка спектра НЧ шума при малом токе.)

3.4. Выводы по третьей главе

Заключение

Приложения. 1. Основные характеристики приборов установки для измерения низкочастотных шумов светоизлучающих приборов. 2. Основные характеристики устройств, входящих в состав установки для измерения Ш шума диодов с барьером Шоттки. 3. Программный комплекс для исследования НЧ шума. 4. Анализ помех при измерениях низкочастотных шумов. 5. Сокращения и обозначения.

Список литературы

Подписано в печать 09.12.2008. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 851

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского Лиц. ПД№ 18-0099 от 14.05.2001 г. 603000, Н.Новгород, ул. Б. Покровская, 37

Введение.

1. Модификация физических моделей, описывающих токовые зависимости спектра фликкерных шумов в полупроводниковых диодах.

1.1 ВАХ полупроводникового диода.

1.2 Источники фликкерного шума в полупроводниковом диоде.

1.2.1 Модель 1/Т шума на основе бистабильных дефектов.

1.2.2 Фликкерные флуктуации параметров диода.

1.2.3 Эффект насыщения.

1.2.4 Эффект, обусловленный флуктуациями рекомбинационного сопротивления диода.

1.2.5 Эффект максимизации.

1.3 Выводы по первой главе.

2. Низкочастотные шумы в светоизлучающих гетероструктурах на квантовых ямах и точках.

2.1. Структуры исследованных светодиодов и лазеров.

2.2. Токи рекомбинации в светодиодах и лазерах на КЯ/КТ.

2.3. НЧ шумы утечки в светодиодах и лазерах на КЯ/КТ.

2.3.1. Светодиоды на КТ и КЯ.

2.3.2. Светодиоды на КТ.

2.3.3. Лазеры на КЯ.

2.4 Анализ спектра НЧ электрических шумов лазерных структур в области порога индуцированного излучения.

2.4.1. Декомпозиция спектров.

2.4.2. Зависимость спектральных компонент оттока.

2.5 Исследование негауссовости НЧ шума.

2.5.1 Проявление негауссовости НЧ шума в лазерах.

2.5.2 Негауссовость 1/Т шума в светодиодах.

2.6. Флуктуации интенсивности оптического излучения лазеров на

2.6.1. Флуктуации интенсивности оптического излучения.

2.6.2. Спектры электрических шумов и флуктуаций интенсивности излучения.

2.6.3. Функция взаимной когерентности.

2.7 Выводы по второй главе.

3. НЧ шум в наноразмерных полупроводниковых диодах с барьером

Шоттки.

3.1. Структура диодов.

3.2. Декомпозиция ВАХ диодов с барьером Шоттки.

3.2.1. Модель диода.

3.2.2. Процедура аппроксимации экспериментальных данных и оценка точности аппроксимации.

3.2.3. Полные ВАХ диодов.

3.3. Анализ спектра НЧ шумов диодов с барьером Шоттки.

3.3.1. Шум типа 1/f.

3.3.2. Токовые зависимости спектра 1/f шума.

3.3.3. Оценка спектра НЧ шума при малом токе.

3.4. Выводы по третьей главе.

Обзор литературы и актуальность темы диссертационной работы.

Одним из направлений современной радиофизики является исследование статистических характеристик шумов с целью изучения свойств объектов - источников шумов. Такие исследования могут быть полезными и при изучении различных процессов в веществе.

Настоящая работа представляет собой развитие цикла исследований, выполняемых на кафедре бионики и статистической радиофизики Нижегородского госуниверситета. Основные результаты, полученные ранее, обобщены в диссертациях С.В.Макарова [1], М.Ю.Перова [2], А.В.Белякова [3] и А.В.Моряшина [4].

К наиболее часто встречающимся шумам относятся: тепловой; дробовой; генерационно-рекомбинационный шумы; шум, обусловленный флуктуациями температуры; а таюке фликкерный шум.

Фликкерный шум, иначе называемый шумом эффекта мерцания, а также 1/f шумом, был впервые обнаружен при исследовании дробового шума электронных ламп на низких частотах [5], [6].

Фликкерные шумы обусловлены флуктуациями параметров радиоэлементов (например, резисторов, конденсаторов и др.) и могут наблюдаться при наложении на элемент напряжения или при пропускании через него тока. Фликкерный шум характеризуется своей спектральной плотностью мощности (далее у просто спектр), которая пропорциональна 1/f , где у — параметр формы спектра. Для многих объектов параметр формы спектра принимает значения около единицы: 0,8 <7 < 1,2. Поэтому такой шум часто называют "1/f шумом". Влияние фликкерного шума наиболее существенно на низких частотах.

Зависимости спектров фликкерного шумового тока Sj и напряжения Sv от величины тока I, протекающего через прибор, иногда аппроксимируются степенной функцией: S,~Ikl, S^I1*1. Случай к\=к2-2 объясняется флуктуациями линейной проводимости исследуемого объекта.

Фликкерный шум, в силу своего модуляционного характера, ограничивает чувствительность и стабильность многих электронных устройств, требования к которым постоянно повышаются.

Исследования фликкерного шума, в том числе измерения его спектра, проводятся более 80 лет, однако природа шума до конца не выявлена [7, 8, 9]. Измерения спектра шума используются для получения информации об его происхождении. На данный момент имеется значительный теоретический и экспериментальный материал по физическим и статистическим свойствам фликкерного шума различных объектов, который был получен рядом исследователей: Ван дер Зил (A. Van der Ziel) [10, 11, 12], Дю Пре (F.K. Du Pre) [13], A.H. Малахов

6, 7, 14], Xoyxe (F.N. Hooge), Клайнпеннин (T.G.M. Kleinpenning) и Фандамме (L.KJ.Vandamme) [9, 15, 16, 17], Ш.М. Коган [8], Датга (P.Dutta) и Хорн (P.M.Horn) [18, 19], Кларк (J. Clarke) и Восс (R.F.Voss) [20], Вейсман (M.B.Weissman) [21], Г.Н. Бочков и Ю.Е. Кузовлев [22], В.П. Паленскис [23], Н.Б. Лукьянчикова [24, 25], Р.З. Бахтизин и С.С. Гоц [26], А.К. Нарышкин и A.C. Врачев [27], Г.П. Жигальский [28, 29-41], В.В. Потемкин [42], С.А. Корнилов [43], В.Н. Кулешов [44], М.Е Левинштейн и С.Л. Румянцев [45], С.Ф. Тима-шев [46, 47], Г.А. Леонтьев [48], Муша (Т. Musha) и Ямомото (М. Yamamoto) [49], В.П.Коверда и В.Н.Скоков [50- 66], Хандель (Handel Р.Н.) [67], К.А. Казаков [68] и др.

Результаты исследования фликкерного шума показывают разнообразие его проявления. Например, в работе [49] исследуется 1/f шум в биологических системах, в работе [17] исследуются 1/f флуктуации коэффициента затухания в оптическом волокне, в работе [60] исследуется появление 1/f шума при переходе к сфероидальной форме капли на горячей плите. Даже приборы, изготовленные в технологически идентичных режимах, имеют электрические 1/f шумы, обладающие весьма широким разбросом величины спектра. В настоящей работе, например, будут представлены образцы одного и того же типа лазеров, обладающие различными шумовыми характеристиками.

Помимо изучения фундаментальных аспектов, касающихся природы 1/f шума, отдельный интерес представляет практическое приложение шумового анализа.

Одним из направлений, активно развиваемых в последние годы, является использование 1/f шумового анализа в качестве неразрушающего инструмента t диагностики качества структуры прибора.

Во фликкерных флуктуациях, по-видимому, находят свое отражение электронные и атомные процессы в веществе, характеризующие особенности микроструктуры твердых тел. Это дает возможность использовать 1/f шум для получения информации о качестве и надежности полупроводниковых структур.

На данный момент одной из наиболее распространенных моделей для объяснения 1/f шума в полупроводниках является модель двухуровневых систем (ДУС) - систем, имеющих атомарную структуру, обладающих двумя метаста-бильными состояниями, разделенными относительно невысоким потенциальным барьером АЕ.

Предполагается, что в образце присутствует ансамбль ДУС, характеризующийся достаточно широким (в масштабе кТ) распределением высот внутренних энергетических барьеров, см., например, [19]. Спонтанные (термоактивированные) переключения между метастабильными состояниями отдельной ДУС приводят к изменению электрофизических параметров образца (например, проводимости), имеющему вид случайного телеграфного процесса (СТП). Если высоты внутренних барьеров АЕ распределены равномерно, то суперпозиция всех случайных процессов, генерируемых ансамблем ДУС, имеет спектр вида хотя и в ограниченном, но достаточно широком диапазоне частот. Разновидностями такой модели являются модель Когана и Нагаева [69, 70] для случая туннельного перехода частиц, а также модель, развиваемая в настоящей работе, связывающая возникновение фликкерного шума с наличием подвижных дефектов в твердом теле [71, 72, 73, 74, 75].

Дефекты представляют собой некоторые образования в кристаллической решетке образца [76, 77], природа которых окончательно не выявлена. Они могут формироваться атомами примеси. Каждый дефект может локализоваться около какой-либо точки образца, совершая диффузионные скачки в ее окрестности. В простейшем случае дефект имеет два метастабильных состояния, разделенных относительно низким потенциальным барьером, что образует двухуровневую систему (ДУС) [74]. Переход из одного состояния в другое происходит достаточно быстро, по сравнению с временем пребывания в одном из состояний. Следовательно, изменение электрофизических параметров образца (например, подвижности, концентрации носителей тока) при перемещении дефекта из одного состояния в другое и обратно может быть представлено случайным телеграфным процессом (СТП). В полупроводнике имеется определенное количество дефектов и 1/Г шум образуется суперпозицией (ансамблем) СТП.

Многие из новых разработанных статистических методов касаются проверки гауссовости и стационарности 1/Т шума [78, 79, 80, 81], см. также диссертации [1], [2]. Для этого, в частности, используются оценки вероятностного распределения (гистограммы) шума, кумулянтов высших порядков, в основном коэффициентов асимметрии и эксцесса.

На основе исследования статистических свойств 1/Т шума возможно тестирование и контроль качества полупроводниковых приборов.

Весьма часто исследование 1/Т шума затрудняется из-за влияния внешних электромагнитных наводок (помех). Этой проблеме в работе уделено отдельное внимание.

В диссертации исследованы шумовые и флуктуационные характеристики наноразмерных источников и приемников излучения.

В настоящее время развивается область наноэлектроники, связанная с разработкой полупроводниковых приборов с квантово-размерными структурами -квантовыми ямами (КЯ) и квантовыми точками (КТ). Предполагается, что такие приборы из-за малых размеров активной области должны обладать более высокой температурной стабильностью [82] и радиационной стойкостью [83], а также сравнительно небольшим количеством подвижных дефектов, которые могут быть причиной негауссовости 1уТ шума.

В представленной работе продолжены исследования флуктуационных характеристик светоизлучающих диодов и лазеров, имеющих наноразмерную структуру, изготовленных в Научно-исследовательском физико-техническом институте ННГУ на основе ОаАэ и его твёрдых растворов (см. диссертации [2, 3]).

Другими приборами, исследуемыми в данной работе, являются низкобарьерные диоды Шоттки, разрабатываемые в Институте физики микроструктур РАН [84-88]. Диод с барьером Шоттки является одним из основных нелинейных элементов, используемых при приеме микроволнового излучения. Однако, из-за относительно большой высоты барьера Шоттки, "обычные" диоды обладают большим начальным сопротивлением. Это приводит к необходимости использования дополнительного внешнего смещения. Уменьшение эффективной высоты барьера Шоттки позволяет уменьшить дифференциальное сопротивление диода и, тем самым, получить детектор сигналов или умножитель частоты, работающие без постоянного смещения.

Способом снижения эффективной высоты барьера Шоттки является обеспечение высокой туннельной прозрачности вблизи вершины потенциального барьера при сильном неоднородном легировании полупроводника вблизи контакта с металлом. Перспективным является использование технологии 8-легирования для изготовления низкобарьерных диодов.

В настоящей работе представлены предварительные результаты исследования вольтамперных характеристик (ВАХ) и спектра низкочастотного шума низкобарьерных диодов Шоттки. Анализ ВАХ нужен для диагностики структуры диодов. В частности, из ВАХ могут быть определены параметры диода: дифференциальное сопротивление, сопротивление базы и контактов, высота барьера. Шоттки, и т.д. Особенно важно, что из анализа ВАХ может быть уточнено значение толщины 5-слоя, полученное в процессе выращивания структуры.

ВАХ этих диодов детально исследовалась Производителем, см., например, [84-88]. Здесь используется иной подход, ориентированный на выявление технологических областей в структуре диода, содержащих источники наблюдаемого фликкерного шума.

При исследовании диодных структур за основу была взята теория работы диода с р-п переходом. В соответствии с моделью, предложенной А. Ван дер Зилом (см., например, [12]) в диоде с р-п переходом существуют естественные шумы, то есть дробовой шум, возникающий при направленном движении носителей тока, и тепловой шум, связанный со случайностью процесса диффузии. Причем тепловой шум преобладает в несмещенном диоде, а дробовой шум - при наличии прямого или обратного напряжения, приложенного к диоду.

Кроме естественных шумов в диодах наблюдается 1/£* шум. Существуют различные модели, описывающие эмпирические зависимости спектра фликкерного шума от величины тока, протекающего через диод.

В диссертации представлены модифицированные модели, учитывающие специфику рассматриваемых приборов. В качестве причины возникновения фликкерного шума рассматриваются бистабильные дефекты, приводящие к флуктуациям электрофизических параметров полупроводникового материала и, как следствие, к флуктуациям различных компонент тока диодной структуры.

Суммарный ток через полупроводниковый диод может формироваться следующими компонентами:

- "диффузионный" ток, обусловленный диффузией носителей через область пространственного заряда (ОПЗ) и рекомбинацией в нейтральной области диода, либо на контактах;

- "рекомбинационный" ток, носители рекомбииируют в ОПЗ и/или в квантовых точках (КТ) и квантовых ямах (КЯ)

- ток "утечки", обусловленный утечкой по периметру перехода, либо через дефекты структуры.

При большом прямом токе необходимо учитывать (последовательное) сопротивление базы и контактов, которое может иметь нелинейный характер.

Бистабильные дефекты, находящиеся в различных технологических областях диода (базы, ОПЗ, и т.д.), приводят к появлению фликкерных флуктуаций той или иной компоненты тока. В зависимости от того, какая компонента подвержена наиболее сильным флуктуациям, и от того, какая компонента наиболее сильно проявляется в ВАХ диода, возникают различные эффекты в токовой зависимости спектра шумового напряжения, выделяющегося на диоде.

Эффект насыщения" заключается в том, что при относительно малых токах спектр фликкерного шума (в напряжении) <?>> нарастает пропорционально квадрату тока / через диод (как в линейных резисторах). При дальнейшем увеличении /токовая зависимость "насыщается", переходя в плато, 5У~/°.

Впервые такая зависимость обнаружена в германиевых диодах [89]. Впоследствии её объяснение было предложено А.Н. Малаховым [90]. Поэтому здесь эффект насыщения будет называться "Эффектом Малахова".

Считалось, что эффект насыщения шума возникает в том случае, когда в диоде присутствует только диффузионная компонента тока, подверженная фликкерным флуктуациям (см. также [72]).

В настоящей работе показано, что, при определенных условиях, к эффекту насыщения могут привести и флуктуации рекомбинационной компоненты тока. Кроме того, наличие сопротивления нагрузки, шунтирующего диод по малому сигналу, приводит к тому, что насыщение наступает при больших значениях тока через диод.

Другой эффект состоит в том, что величина спектра напряжения фликкерного шума диода, выделяющегося на диоде, обратно пропорциональна току через диод, //. Такая зависимость часто наблюдается в кремниевых диодах, см, например, [16].

По-видимому, впервые объяснение этого эффекта было дано А.К. Нарышкиным [91], исследовавшим шумы германиевых диодов с большой шириной ОПЗ. Данный эффект будет называться здесь "Эффектом Нарышкина".

Предполагалось, что токовая зависимость вида 5У~1// обусловлена совместным действием двух механизмов. В диоде присутствует достаточно большая диффузионная компонента, не подверженная флуктуациям. Кроме того, присутствует и рекомбинационная компонента, практически не проявляющаяся в ВАХ диода, но являющаяся основным источником фликкерного шума (см. также [72]).

Клайнпеннином [16], предложена альтернативная модель для описания токовой зависимости вида 8У~\И. Эта модель основана на использовании эмпирической формулы Хоухе — Клайнпеннина — Фандамме [9, 15], не имеющей физического обоснования. Поэтому данная модель здесь не используется.

В настоящей диссертации осуществлен пересмотр эффекта Нарышкина. Показано, что при учете диффузионной и рекомбинационной компонент тока через диод в области малых токов имеет место рост спектра пропорционально квадрату тока, а в области больших токов спектр обратно пропорционален току в первой степени.

Это справедливо только для "обычных" диодов с /?-и-переходом. В свето-излучающих диодах и лазерах на КТ и КЯ диффузионная компонента тока не проявляется, поэтому в таких структурах, если "шумит" именно рекомбинационная компонента, должен наблюдаться эффект насыщения шума.

Третий эффект, наблюдаемый в токовой зависимости спектра фликкер-ных шумов напряжения, - эффект максимизации. При увеличении тока / через диод сначала наблюдается зависимость вида ¿>У~/2, типичная для линейных резисторов. Затем, при достижении определенного тока / , спектр достигает максимального значения. Дальнейшее увеличение тока приводит к ярко выраженному уменьшению шума.

Эффект максимизации шума описан в работах [92, 93, 94, 95] и объяснен авторами [92, 94, 95], (см. также [72]). Этот эффект обусловлен проявлением флуктуаций тока утечки.

В настоящей диссертации выполнен детальный анализ эффекта максимизации шума в светоизлучающих структурах, начатый в работе [3]. На основе анализа ВАХ и токовых спектральных зависимостей шумов напряжения в нано-размерных лазерах и светодиодах подтверждено, что фликкерные шумы в исследуемых образцах обусловлены шумами тока утечки.

При исследовании особенностей излучения полупроводниковых свето-диодов и лазеров возникает задача исследования влияния электрических шумов на шумы интенсивности оптического излучения.

Спектр 1/Г флуктуаций интенсивности оптического излучения лазерных диодов исследовался во многих работах [96], [97], [98], [99], [100], [101], [102], [103], [104],[105].

В данной работе подтверждено наличие корреляции между электрическими шумами (тока утечки) и флуктуациями интенсивности оптического излучения лазеров на К КЯ, обнаруженной в результате предварительного анализа, выполненного в диссертации [3].

В настоящее время диагностика светодиодов производится с помощью исследования картины перераспределения светового потока по объему диаграммы излучения в процессе наработки [106]. Обнаруженная корреляция показывает, что поскольку оптика в образцах полностью отсутствует, такое перераспределение существует и внутри излучающего кристалла, в его активной области, где расположена квантовая яма. Ток утечки модулирует ток через через квантовую яму и трансформируется во флуктуации интенсивности оптического излучения. Таким образом, появляется потенциальная возможность проводить диагностику приборов, исследуя шумы и деградацию только в электрическом канале.

Основные цели настоящей работы:

- уточнение и пересмотр существующих представлений об источниках фликкер-ного шума в наноразмерных диодных структурах на основе ваАэ и его твёрдых растворов;

- выявление и дифференциация источников фликкерного шума путём анализа токовой зависимости спектра низкочастотного шумового напряжения, генерируемого исследуемой структурой;

- анализ спектральных и простейших статистических характеристик низкочастотного шума с целью выявления новых механизмов шумообразования в наноразмерных светоизлучающих структурах;

- модификация существующих методов анализа ВАХ, предназначенных для диагностики структуры низкобарьерных диодов Шоттки, с целью дифференциации возможных источников низкочастотных шумов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем. 1. Модифицированы модели, описывающие источники и проявление фликкерного шума в полупроводниковых диодных структурах. Впервые проанализировано влияние возможных флуктуаций электрофизических параметров квантово-размерных объектов (ям и точек) на электрические и оптические свойства светоизлучающих структур; предложена модель, описывающая фликкерные шумы в низкобарьерных диодах Шоттки.

2. Обнаружено возникновение существенной негауссовости шума, сопровождающееся сменой механизма генерации низкочастотного шума, в лазерах на квантовых ямах при переходе через порог генерации индуцированного излучения.

3. Модифицирована процедура анализа В АХ низкобарьерных диодов Шоттки, что, в дополнение к диагностике структуры, позволяет выявить возможные источники низкочастотных шумов. Показано, что фликкерные шумы в исследуемых образцах могут быть обусловлены флуктуациями эффективного числа атомов донорной примеси в 8-слое перехода Шоттки.

4. Впервые доказано, что модель Ван дер Зила, определяющая спектр естественных шумов в полупроводниковом диоде, не применима при коэффициенте неидеальности ВАХ, отличном от единицы.

Краткое содержание диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения,пяти приложений и списка цитируемой литературы.

Основные результаты, представленные в настоящем приложении, опубликованы в работах [115, 118, 124, 132].

В настоящем приложении рассмотрены наиболее существенные помехи, мешающие измерениям низкочастотных (НЧ) шумов, и анализируется их влияние на измерительные установки НЧ диапазона. Оцениваются напряжения, наводимые помехами на элементы конструкции измерительной аппаратуры. В качестве способа борьбы с помехами рассмотрено экранирование. На НЧ в ближней зоне излучения электрическое поле при некоторых условиях с увеличением расстояния убывает быстрее, чем магнитное. Поэтому необходимо осуществлять экранирование как электрического, так и магнитного полей. Показано, что в качестве материала, обеспечивающего приемлемое экранирование плоских волн, электрических и магнитных полей, можно использовать пермаллой.

Для измерений НЧ шумов основную проблему создают атмосферные, индустриальные, и помехи от других радиоэлектронных устройств [157-162].

Уровень помех от радиоэлектронных устройств различен для каждой конкретной ситуации и плохо поддается даже приближенному прогнозированию. В связи с этим далее будем полагать, что наша измерительная система достаточно удалена от других радиоэлектронных устройств и уровень помех от этих устройств существенно ниже уровня атмосферных и индустриальных помех, так что взаимными помехами можно пренебречь.

Характерные значения стандарта измеряемого в эксперименте шумового напряжения составляют порядка 5-30 мкВ.

Для сравнения стандарта измеряемого шума с напряжениями, наводимыми помехами, оценим напряжения, наводимые на различные элементы конструкции измерительной установки.

Любая металлическая конструкция экспериментальной установки (провод, проводящая поверхность, корпус аппаратуры) находящаяся в зоне действия помехи может выступать в роли рецептора помех. Зная напряженность электрического поля помехи и зная действующую длину рецептора можно оценить напряжение, наводимое в рецепторе помехой.

Для определения напряжений, наведенных в рецепторах (эквивалентных антеннах), необходимо знать их электрические характеристики. Характеристики рецепторов в большой степени зависят от того находятся ли они в свободном пространстве, расположены ли рецепторы в непосредственной близости от поверхности земли, находится ли рецептор в среде с потерями, взаимодействуют ли рецепторы.

Напряжения, наводимые на различные наиболее распространенные типы рецепторов (в качестве таких рецепторов выступают элементы конструкции экспериментальной установки для измерения шумов), когда их линейные размеры меньше длины волны излучаемого поля, можно оценить как и=Е Нц, где Е-напряженность электрического поля, действующая длина рецептора (Действие помех на подводящие кабели рассмотрены в работах [115], [124], [132]). Наиболее высокая частота, на которой проводятся измерения, составляет 10 кГц, эта частота соответствует длине волны А,=30 км. Длина подводящих проводов (рецепторов) составляет около 10 см, т.е. много меньше длины волны поля помехи. Действующая длина рецепторов выбирается при этом из известных из теории антенн соотношений для малых симметричных и несимметричных вибраторов [163], [164]. В частности, для несимметричного вибратора над поверхностью земли кд=1г/2, где /г-геометрическая длина.

В таблице П4.1 приведены количественные оценки напряжения, наводимые на различные типы рецепторов, под действием атмосферных и индустриальных помех при длине /г=0,1 м.

Заключение

Ниже представлены основные результаты, полученные в данной работе.

1. Модифицированы модели, описывающие источники и проявление фликкерного шума в полупроводниковых диодных структурах.

2. На основе детального изучения В АХ и токовых зависимостей спектра шумового напряжения светодиодов и лазеров на квантовых ямах и квантовых точках подтверждено, что фликкерный шум в исследуемых образцах обусловлен шумом тока утечки. В указанных структурах, работающих как в "темновом" режиме, так и в режиме спонтанного излучения, возможные флуктуации электрофизических параметров КЯ и КТ не проявляются.

3. Показано, что флуктуации интенсивности спонтанного излучения лазеров на КЯ обусловлены шумом тока утечки, модулирующим рекомбинацион-ную компоненту тока через прибор.

4. Обнаружено существенное проявление негауссовости 1/Т шума в лазерах на КЯ при переходе через порог генерации индуцированного излучения. После порога генерации индуцированного излучения происходит увеличение мощности шума за счет появления дополнительного белого шума, что свидетельствует о смене механизма шумообразования.

5. На основе предварительного анализа В АХ и токовых зависимостей спектра шумового напряжения диодов Шотгки с 8 - легированием обнаружено, что фликкерные шумы в исследуемых образцах могут быть обусловлены флук-туациями эффективного числа атомов донорной примеси в 5 - слое перехода Шотгки.

6. Доказано, что модель Ван дер Зила, определяющая спектр естественных шумов в полупроводниковом диоде, не применима при коэффициенте неидеальности ВАХ, отличном от единицы.

1. Макаров, С. В. Развитие методов выявления негауссовости 1/f шума для исследования его природы: Дис.канд. физ.-мат. наук: 01.04.03 / С. В. Макаров. Н. Новгород. - 2001. - 150 с.

2. Перов, М. Ю Развитие методов анализа 1/f шума полупроводниковых наноразмерных структур: Дис.канд. физ.-мат. наук: 01.04.03 / М. Ю. Перов. -Н. Новгород, 2003. 134 с.

3. Беляков, А. В Исследование низкочастотных шумов светоизлучаю-щих структур с целью диагностики их физических свойств: Дис.канд. физ.-мат. наук: 01.04.03 / А. В. Беляков. Н. Новгород, 2005. - 144 с.

4. Моряшин, А. В. Уточнение природы 1/f шума на основании исследования естественного старения субмикронных планарных GaAs полевых транзисторов с затвором Шотки: Дис.канд. физ.-мат. наук: 01.04.03 / А. В. Моряшин. -Н. Новгород, 2007. 91 с.

5. Johnson, J. В. The Schottky effect in low frequency circuits / J. B. Johnson // Phys. Rev. 1925. - Vol. 26. - № 71.

6. Малахов, A. H. Флуктуации в автоколебательных системах / А. Н. Малахов. М.: Наука, 1968. - 660 с.

7. Малахов, А. Н. К вопросу о спектре фликкер-шума / А. Н. Малахов // Радиотехника и электроника. 1959. - Т. 4. - № 1. - С. 54.

8. Коган, Ш. М. Низкочастотный токовый шум со спектром 1/f в твердых телах / Ш. М. Коган // УФН. 1985. - Т. 145. - № 2. - С. 285 - 328.

9. Hooge, F. N. Experimental studies on 1/f noise / F. N. Hooge, T. G. M. Kleinpenning, L. K. J. Vandamme // Reports on progress in Physics. 1981. - Vol. 4. -№ 5. - P. 479-532.

10. Van der Ziel, A. On the noise spectra of semi-conductor noise and of flicker effect / A. Van der Ziel // Physica. 1950. - Vol. 16. - № 4. - P. 359 - 372.

11. Ван дер Зил, А. Единое представление шумов типа 1/f в электронных приборах: Фундаментальные источники / А. Ван дер Зил // Пер. с англ. -ТИИЭР. 1988. - Т. 76. - № 3. - С. 5 - 34.

12. Ван дер Зил, А. Шумы в полупроводниковых приборах и лазерах / А. Ван дер Зил // Пер. с англ. ТИИЭР. - 1970. - Т. 58. - № 8. - С. 5 - 34.

13. Du Pre, F. К. A suggestion regarding the spectral density of flicker noise / F. K. Du Pre // Physical Review. 1950. - Vol. 78. - № 5, - P. 615.

14. Малахов, A. H. К вопросу о природе фликкерных флуктуаций / А. Н. Малахов, А. В. Якимов // Радиотехника и электроника. 1974. - Т. 19. -№ 11. -С. 2436-2438.

15. Hooge, F. N. The relation between 1/f noise and number of electrons / F.N. Hooge //Physica B. 1990. - Vol. 162. -P. 344 - 352.

16. Dutta, P. Low-frequency fluctuations in solids: 1/f noise / P. Dutta, P. M. Horn//Reviews of Modern Physics. 1981. - Vol. 53. -№ 3. - P. 497 - 516.

17. Dutta, P. Energy scales for noise processes in metals / P. Dutta, P. Dimon, P. M. Horn // Phys. Rev. Lett. 1979. - Vol. 43. - № 9. - P. 646 - 649.

18. Voss, R. F. Fliker 1/f noise: Equilibrium temperature and resistance fluctuations / R. F. Voss, J. Clarke // Phys. Rev. 1976. - Vol. В13. - №.2. - P. 556 -573.

19. Weissman, M.B. 1/f noise and other slow, nonexponential kinetics in condensed matter / M. B. Weissman //Rev. Mod. Phys. 1988, Vol. 60. - № 2. - P. 537.

20. Бочков, Г. H. О некоторых вероятностных характеристиках 1/f шума / Г. Н. Бочков, Ю. Е. Кузовлев // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1984. - Т. 27. - № 9. - С. 1151-1157.

21. Паленскис, В.П. К вопросу о природе 1/f шума в линейных резисторах и р-n переходах / В.П. Паленскис, Г.Е. Леонтьев, Г.С. Миколайтис // Радиотехника и электроника. 1976. -Т.21. -№11. - С. 2433-2434.

22. Лукьянчикова, Н. Б. Физические основы электрофлуктуационной диагностики надежности и срока службы полупроводниковых приборов / Н.Б. Лукьянчикова // Электронная промышленность. 1983. - №6. - С. 28-35.

23. Лукьянчикова, Н.Б. Низкочастотный шум в полупроводниковых диодах / Н.Б. Лукьянчикова // Литовский физический сборник. 1984. - Т.24. -№ 1.-С. 51-67.

24. Бахтизин, Р.З. Фликкер-шум в полупроводниковых автокатодах / Р.З. Бахтизин, С.С. Гоц // Известия ВУЗов Радиофизика. - 1981. - Т.24. -№ 10. -С. 1276-1281.

25. Нарышкин, А.К. Теория низкочастотных шумов / А.К. Нарышкин, А.С. Врачев. -М.: Энергия, 1972. 153 с.

26. Жигальский, Т.П. Исследование зависимости шума 1/f в тонких металлических пленках от внутренних механических напряжений / Г.П. Жигальский, Ю.Е. Соков, Н.Г. Томсон // Радиотехника и электроника. 1979. - Т.24. -№2.-С. 410-412.

27. Влияние структурных факторов на фликкерный шум в мелкодисперсных пленках хрома / Г.П. Жигальский, А.В. Карев, И.Ш. Сиранашвили и др. //Изв. Вузов. Радиофизика.-1990,-Т.ЗЗ, № 10.-С. 1181-1184.

28. Жигальский, Г.П. Взаимосвязь 1/f шума и эффектов нелинейности в металлических пленках / Г.П. Жигальский // Письма в ЖЭТФ. 1991. - Т.54, вып.9.-С. 510-513.

29. Жигальский, Г.П. Исследование фликкерного шума в тонкопленочных резисторах на основе пленок тантала / Г.П. Жигальский, А.В. Карев, В.Е. Косенко // Электронная техника. Серия 6, Материалы. 1992, вып. 1(148). -С.70-73.

30. Potemkin, V.V. 1/f noise in thin metal films: The role of steady and mobile defects/ V.V Potemkin, A.V. Stepanov, G.P. Zhigal'skii // Proceedings of the International Conference on Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations. AIP, 1993.-P. 61-64.

31. Жигальский, Г.П. Шум вида 1/f, обусловленный равновесными флуктуациями в металлических пленках/ Г.П. Жигальский, А.С. Федоров // Изв. Вузов. Радиофизика. 1994. - Т.37, № 2. - С. 161-182.

32. Жигальский, Г.П. Шум вида 1/f и нелинейные эффекты в тонких металлических пленках / Г.П. Жигальский // УФН. -1997. Т. 167, № 6. - С. 623648. (Обзоры актуальных проблем).

33. Жигальский, Г.П. Неравновесный фликкер-шум в тонкопленочных резисторах на основе тантала / Г.П. Жигальский, А.В. Карев // Радиотехника и электроника. 1999. - Т. 44, № 2. - С. 220-224.

34. Zhigal'skii, G.P. Non-equilibrium 1/f noise in metal and alloy films. / G.P. Zhigal'skii, B.K. Jones // Proc. of 15-th Intern. Confer. ICNF-99. 1999. Hong Kong. Polytechnic University. - P. 172-175.

35. Жигальский, Г.П. Неравновесный l/f-шум в проводящих пленках и контактах / Г.П. Жигальский // УФН -2003. Т. 173, № 5. - С. 465-490. (Обзоры актуальных проблем).

36. Zhigal'skii, G. P. Investigation of the deep trap levels influence on excess noise in GaAs detectors of high energies particles./ G. P. Zhigal'skii, V.A. Bespalov, A.A. Gorbatsevich, E.A. Il'ichev, S.S. Shmelev, A.S. Andruschenko, M.S. Rodin // In

37. Proc. of the 17th Intern. Conference "Noise and Fluctuation", Prague, Czech Republic, 18-22 august. 2003. Ed. J. Sikula. Brno University of Technology. - 2003. -P. 269-272.

38. Потемкин, B.B. Проявление нулевых колебаний решетки в температурной зависимости 1/f шума металлов / В.В. Потемкин, М.Е. Герценпггейн, И.С. Бакшин // Известия ВУЗов физика. - 1983. - Т.26. - № 4. - С.114-115.

39. Корнилов, С.А. Фликкерные флуктуации колебаний генераторов на лавинно-пролетных диодах / С.А. Корнилов, К.Д. Овчинников, В.М. Павлов // Известия ВУЗов Радиофизика. - 1985. - Т.28. - № 6. - С. 725-730.

40. Кулешов, В.Н. Фликкер-шум в транзисторах и флуктуации аплиту-ды и фазы в высокочастотных усилителях / В.Н. Кулешов, И.П. Бережняк // Радиотехника и электроника. 1980. -Т.25. -№ 11. - С. 2393-2399.

41. Левинштейн, М.Е. Шум 1/f в условиях сильного геометрическиго магнитосопротивления / М.Е. Левинштейн, С.Л. Румянцев // Физика и техника полупроводников, 1983.-Т.17.-№Ю.-С. 1830-1834.

42. Timashev, S.F. Review of flicker-noise spectroscopy in electrochemistry / S.F. Timashev, Yu.S. Polyakov // FNL. World Scientific. - 2007. - Vol. 7, № 2 -P.R15-R47.

43. Leontjev, G. Surface and bulk 1/f noise in silicon bipolar transistors / G. Leontjev // Proceedings of the 12 International Conference on Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations ICNF -1993. AIP, 1993. - P. 268 - 271.

44. Musha, T. 1/f-like fluctuations of biological rhythm / T. Musha, M. Yamamoto //Proc. 13th Int. Conf. on Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations.-Singapore:World Scientific. 1995.- P.22-31.

45. Скоков, В.Н. Фликкер шум при переходе к кризисному режиму кипения на нелинейном нагревателе. / В.Н. Скоков, В.П. Коверда //Теплофизика высоких температур. - 2000. - 38, №2. - С. 268-273.

46. Скоков, В.Н. Самоорганизация критических флуктуаций и 1/f -спектры в кризисных режимах кипения. / В.Н. Скоков, А.В. Решетников, В.П. Коверда // Теплофизика высоких температур. 2000. - 38, №5. - С. 786-791.

47. Решетников, A.B. 1/f шум в колебательных режимах горения./ A.B. Решетников, A.B. Виноградов, В.П. Коверда, В.Н. Скоков // Доклады АН. - 2000. -374, №4.-С. 481-483.

48. Skokov, V.N. Self organized criticality and 1/f - noise at interacting nonequilibrium phase transitions. / Skokov V.N., Reshetnikov A.V., Koverda V.P., Vinogradov A.V. // Physica A. - 2001. - 293. - P. 1-12.

49. Скоков, В.Н. 1/f шум при взаимодействии фазовых переходов./ В.Н. Скоков, A.B. Решетников, В.П. Коверда, A.B. Виноградов // Теплофизика высоких температур. - 2001. - 39, №2. - С. 316-321.

50. Скоков, В.Н. Самоорганизованная критичность и 1/f флуктуации при неравновесных фазовых переходах. / В.Н. Скоков, В.П. Коверда, A.B. Решетников // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2001. - 119, №3. - С. 613-620.

51. Фликкер шум в струе перегретой жидкости. / A.B. Решетников, H.A. Мажейко, В.П. Коверда и др. //Доклады АН. - 2001, - 380, №2. - С. 176178.

52. Капля на горячей плите: появление 1/f шума при переходе к сфероидальной форме. / В.П. Скрипов, A.B. Виноградов, В.Н. Скоков и др. // Журнал технической физики. - 2003. - 73, №6. - С. 21-23.

53. Коверда, В.П. Функции распределения при масштабных преобразованиях 1/f флуктуаций. / В.П. Коверда, В.Н. Скоков // Доклады АН. 2003. -393,№2.-С. 184-187.

54. Koverda, V.P. The origin of 1/f fluctuations and scale transformations of time series at nonequilibrium phase transitions. / V.P. Koverda, V.N. Skokov //Physica

55. A. 2005. -346, №3-4. - P. 203-216.

56. Коверда, В.П. Релаксация при установлении масштабно-инвариантного распределения флуктуации: в случайных процессах с 1/f шумом. /

57. B.П. Коверда, В.Н. Скоков //Доклады ATI. -2005. 401, №2.

58. Пульсации с 1/f спектром мощности при акустическоцй кавитации воды. / В.П. Коверда, В.Н. Скоков , А.В. Решетников, А.В. Виноградов // Теплофизика высоких температур. 2005. - 43, №4. - С. 631-636.

59. Коган, Ш.М. Низкочастотный токовый шум в твердых телах и внутреннее трение / Ш.М. Коган, К.Э. Нагаев // Физика твердого тела. 1982. - Т.24. -№11.-С. 3381-3388.

60. Коган, Ш.М. Шум в туннельных переходах, вызываемый двухуровневыми системами в диэлектрической прослойке / Коган Ш.М., Нагаев К.Э. // Письма в ЖТФ. 1984. - Т. 10. - № 5. - С. 313-316.

61. Якимов, А. В. Проблема обоснования спектра вида 1/f в термоакти-вационных моделях фликкерного шума / А. В. Якимов // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1985.-Т. 28.-№ 8. - С. 1071- 1073.

62. Якимов, А.В. Физические модели и анализ флуктуаций и шумов в твердотельных генераторных системах СВЧ: Дис.докт. физ.-мат. наук: 01.04.03 / Якимов Аркадий Викторович. Горьк. гос. ун-т. Горький, 1986. - 362 с.

63. Орлов, В. Б. Диффузия примесей и фликкерные флуктуации подвижности носителей тока в полупроводниках / В. Б. Орлов, А. В. Якимов // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1984. - Т. 27. -№ 12. - С. 1584 - 1589.

64. Orlov, V. В. The Further Interpretation of ITooge's 1/f Noise Formula / V. B. Orlov, A.V.Yakimov // Physica B. 1990. - Vol. 162. - P. 13 - 20.

65. Orlov, V. B. 1/f noise in Corbino disk: anisotropic mobility fluctuations? / V. B. Orlov, A. V.Yakimov // Solid-State Electronics. 1990. - Vol. 33. - P. 21.-25.

66. Лейман, К. Взаимодействие излучения с твердым телом и образование дефектов / К. Лейман; Перевод с англ. Г. И. Бабкина. М.: Атомиздат. -1979.-296 с.

67. Маннинг, Дж. Кинетика диффузии атомов в кристаллах / Дж. Ман-нинг ; Пер. с англ. Д. Е. Темкина под ред. Б. Я. Любова. М.: Мир. - 1971. - 277 с.

68. Restle, P. J. Test of Gaussian statistical properties of 1/f noise / P. J. Restle, M. B. Weissman, R. D. Black // J. Appl. Phys. 1983. - Vol. 54. - № 10. - P. 5844-5847.

69. Yakimov, A. V. A simple test of the Gaussian character of noise / A. V. Yakimov, F. N. Hooge // Physica B. 2000. Vol. 291. - P. 97 - 104.

70. Влияние негауссовости на погрешность измерения интенсивности фильтрованного фликкерного шума / С. В. Макаров, С. Ю. Медведев, А. В-Якимов и др. // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1999. - Т. 42. - № 3. - С. 278 - 286.

71. Макаров, С. В. Корреляция между интенсивностями спектральных компонент 1/f шума / С. В. Макаров, С. Ю. Медведев, А. В.Якимов // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2000. - Т. 43.-№ 11.-С. 1016- 1023.

72. Asryan, L. V. Temperature-insensitive quantum dot laser / L. V. Asryan, S. Luryi // International Semiconductor Device Research Symposium. 2000. - P. 359 -363.

73. Ribbat, C. Enhanced radiation hardness of quantum dot lasers to high energy proton irradiation / C. Ribbat, R. Sellin, M. Grundmann, D. Bimberg, N. A. Sobolev, M. C. Carmo //Electronics Letters. -2001. Vol. 37. -№ 3. - P. 174 - 175.

74. Шашкин, В.И. Диагностика низкобарьерных диодов Шоттки с приповерхностным 8-легированием / В.И. Шашкин, А.В. Мурель // Физика и техника полупроводников. 2008. - Т 42, вып. 4. - С. 500 - 502.

75. Управление характером токопереноса в барьере Шоттгки с помощью 8-легирования: расчет и эксперимент для Al/GaAs / В.И. Шашкин, А.В. Мурель, В.М. Данильцев, О.И. Хрыкин // Физика и техника полупроводников. -2002. Т 36, вып. 5. - С. 537 - 542.

76. Шашкин, В.И. Теория туннельного токопереноса в контактах металл полупроводник с приповерхностным изотопным 5-легированием / В.И. Шашкин, А.В. Мурель // Физика и техника полупроводников. - 2004. - Т. 38, вып. 5. - С. 574 - 579.

77. Микроволновые детекторы на основе низкобарьерных планарных диодов Шоттки и их характеристики / В.И. Шашкин, В.Л. Вакс, В.М Данильцев и др. // Изв. вузов. Радиофизика. 2005. - Т 48, № 5. - С. 544 - 550.

78. Малахов, А.Н. Флуктуации сопротивления полупроводниковых детекторов / А.Н. Малахов // Радиотехника и электроника. 1958. - Т.З. - №4. - С. 547-551.

79. Wall, E.L. Edge injection currents and their effects on 1/f noise in planar Schottky diodes / E.L. Wall // Solid-State Electronics. 1976. - Vol.19. - No.5. - P. 389-396.

80. Головко, А.Г. l/f-шумы в барьерных слоях / А.Г. Головко // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1978. - Т.21. -№ 10. - С. 1531-1534.

81. Климов, А.Э. Избыточные шумы в диодах на основе Pbl-xSnxTe и их связь с вольтамперными характеристиками / А.Э. Климов, И.Г. Неизвестный, В.Н. Шумской // ФТП. 1983. - Т. 17. - №10. - С. 1766-1770.

82. Якимов, А.В. Фликкерные шумы токов утечки в полупроводниковых диодах / А.В. Якимов // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1984. - Т.27. - №1. - С. 120-123.

83. Brophy, J.J. Fluctuations in luminescent junctions / J.J. Brophy // J. Appl. Phys.- 1967.-Vol. 38.-P. 2465-2469.

84. Ohtsu, M. Derivation of the spectral width of a 0.8 pm AlGaAs laser considering 1/f noise / M.Ohtsu and S.Kotajima // Japan. J. Appl. Phys. 1984. - Vol. 23.-P. 760-764.

85. Dandridge, A. Correlation of low frequency intensity and frequency fluctuations in GaAlAs lasers / A. Dandridge and H.F. Taylor // IEEE J. QE. 1982. -Vol.18.-No. 10.-P. 1738-1750.

86. Tenchio, G. Low frequency intensity fluctuations of C.W. D.H. AlGaAs diode lasers / G. Tenchio // Electr. Lett. 1976. - Vol. 12. - No. 21. - P. 562-563.

87. Vandamme, L. K. J. 1/f noise in the light output of laser diodes / L. K. J. Vandamme and J. R. de Boer // Noise in physical systems and 1/f noise 1985. -Elsevie Science Publishers BV. -1986. - P. 381-384.

88. Fronen, R. J. 1/f noise in the light output of 0.8 j^m and 1.3 цт laser diodes / R. J. Fronen and L. K. J. Vandamme // Ninth International Conference on Noise in Physical Systems Montreal May 25-29 1987. Singapore: World Scientific, 1987.-P. 187-190.

89. Fronen, R. J. Low-Frequency Intensity Noise in Semiconductor Lasers / R. J. Fronen and L. K. J. Vandamme // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1988. -Vol. 24. - No.5. - P. 724-736.

90. Schimpe, R Theory of intensity noise in semiconductor laser emission / R. Schimpe // Z.Phys. В Condensed Matter. 1983. - Vol. 52. - P. 289-294.

91. Jang, S.-L. Low frequency current and intensity noise in AlGaAs laser diodes / S.-L. Jang and J.-Y. Wu // Solid-State Electronics. 1993. - Vol. 36. - P. 189-196.

92. Jang, S.-L. Evidence of optical generation-recombination noise / S.-L. Jang, K.-Y. Chang and J.-K. Hsu // Solid-State Electronics. 1995. - Vol. 38. - P. 1449-1453.

93. Никифоров, С. Стабильность параметров и надежность светодиодов закладываются на производстве./ С. Никифоров // Компоненты и технологии. — 2007. № 5. - С. 59-66.

94. Малахов, А.Н. Флуктуации в твердотельных системах СВЧ./ А.Н. Малахов, A.B. Якимов. Учебное пособие. Горький, изд. ГГУ им. Н.И.Лобачевского, 1982. 68 с.

95. Клюев, A.B. Анализ воздействия электромагнитного импульса на длинную линию в дальней зоне./ A.B. Клюев // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия Радиофизика. 2006. - Выпуск 1 (4). -С.121-130.

96. Клюев, A.B. Проявление 1/f шума тока утечки в светодиодных структурах на основе GaAs. / A.B. Клюев, A.B. Беляков // XI нижегородская сессия молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины: Тезисы докладов.- Изд. Гладкова О.В. 2006. - С. 26-27.

97. Клюев, A.B. Выбор расстояния для измерения побочных электромагнитных излучений. / A.B. Клюев, Ан.В. Клюев //XI нижегородская сессия молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины: Тезисы докладов.- Изд. Гладкова О.В. 2006. - С. 27-28.

98. Беляков, A.B. 1/f шум тока утечки в наноразмерных светодиодах./ A.B. Беляков, A.B. Клюев, A.B. Якимов // Труды (десятой) Научной конференции по радиофизике, посвященной 90-летию ННГУ и 100-летию со дня рождения Г.С.Горелика. ННГУ. -2006.

99. Клюев, A.B. Проявление 1/F шума тока утечки в наноразмерных светоизлучающих структурах / A.B. Беляков, A.B. Клюев, A.B. Якимов // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2008. - Т. 51, № 2. - С. 149-161.

100. Беляков, A.B. Фликкерный шум тока утечки в наноразмерных структурах на основе GaAs./ A.B. Беляков, A.B. Клюев, A.B. Якимов // "Молодежь в науке". Сборник аннотаций докладов пятой научно-технической конференции, Саров, 01-03 ноября.—2006. — С.62.

101. Клюев, A.B. Моделирование влияния электромагнитного импульса на заглубленный кабель в волновой зоне./ A.B. Клюев // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2007, № 2 - С. 88-90.

102. Беляков, A.B. 1/f шум тока утечки в лазерах на квантовых ямах./ A.B. Беляков, A.B. Клюев // XII нижегородская сессия молодых ученых. Естественнонаучные дисциплины: Тезисы докладов.- Изд. Гладкова О.В. 2007. - С.56-57.

103. Беляков, A.B. Фликкерный шум тока утечки в наноразмерных структурах на основе GaAs./ A.B. Беляков, A.B. Клюев, A.B. Якимов // "Молодежь в науке". Сборник докладов пятой научно-технической конференции, Саров, 01-03 ноября 2006. С. 265-269.

104. Беляков, A.B. Исследование 1/f шума в наноразмерных светоизлу-чающих структурах. / A.B. Беляков, A.B. Клюев, A.B. Якимов // "Нанофизика и наноэлектроника". XII Международный Симпозиум. 10-14 марта 2008. 2008. -Т. 2.-С. 323-324.

105. Клюев, A.B. Анализ помех при измерениях низкочастотных шумов./ A.B. Клюев, A.B. Якимов // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2007. - № 6. - С.52-55.

106. Пасынков, В.В. Полупроводниковые приборы / В.В. Пасынков, Л.К. Чиркин, А.Д. Шинков. 3-е изд., перераб. и доп. М., "Высш. школа", 1981. -430 с.

107. Sah, С.-Т. Carrier generation and recombination in p-n junctions and p-n junction characteristics./ C.-T. Sah, R.N. Noyce, W. Shockley. // Proc. IRE. -P.1228-1243.

108. Левин, Б. P. Теоретические основы радиотехники / Б. Р. Левин. -М.: Сов. радио, 1969. Кн. 1, гл. 11.

109. Machlup, S. Spectrum of two-parameter random signal / S. Machlup // J. of Applied Physics. 1954. - Vol. 25, № 3. - P. 341 - 343.

110. Нанавати, Р.П. Введение в полупроводниковую электронику / Р.П. Нанавати. Пер. с англ. -М.: Связь, 1965. -456 с.

111. Карпович, И.А. Квантовая инженерия: самоорганизованные квантовые точки / И. А. Карпович //Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. Серия Инновации в образовании Н. Новгород: Изд-во ННГУ.-2002, вып. 1(3). - С. 93-102.

112. Модовый состав излучения полупроводникового лазера, содержащего в активной области два типа квантовых ям / В. Я. Алёшкин, Б. Н. Звонков,

113. Проект НАТО SfP-973799 Полупроводники "Разработка радиационно стойких полупроводниковых приборов для систем связи и прецизионных измерений с использованием шумового анализа" http://www.rf.unn.ru/NATO/index.html

114. Semiconductor lasers with tunneled-coupled waveguides emitting at the wavelength of 980 nm /1. A. Avrutsky, E. M. Dianov, B. N. Zvonkov, N. B. Zvonkov,

115. G. Malkina, G. A. Maksimov, E. A. Uskova // Quantum Electronics. 1997. - Vol. 27. - P. 118-121.

116. Semiconductor lasers with broad tunnel-coupled waveguides, emitting at wavelength of 980 nm / N. B. Zvonkov, S. A. Akhlestina, A. V. Ershov, B. N. Zvonkov, G. A. Maksimov, E. A. Uskova // Quantum Electronics. 1999. - Vol. 29. -P. 217.-218.

117. Кейси, X. Лазеры на гетероструктурах. Том 2. Материалы. Рабочие характеристики / X. Кейси, М. Паниш. Перевод с английского к. ф.-м. н. Б. Н. Свердлова под ред. д. ф.-м. н. П. Г. Елисеева. -М.: Мир, 1981.

118. Шарма, Б.Л. Полупроводниковые гетеропереходы / Б. Л. Шарма, Р.К. Пурохит. Перевод с английского под ред. Ю.В. Гуляева. - М.:Советское радио, 1979.-226 с.

119. Padovani, F. A. Field and Thermionic- field emission in Shottky barriers / F. A. Padovani, R. Stratton // Solid-State Electronics. -1966. Vol. 9. -P. 695-707.

120. Su, N. Temperature dependence of high frequency and noise performance of Sb-heterostructure millimeter-wave detectors / N. Su, Z. Zhang, J.N. Schulman, and P. Fay. // IEEE Electron Device Leters. -2007. -Vol. 28, № 5. P. 336-339.

121. ЗАО "Инструментальные Системы". http://www.insys.ru/

122. Черенкова, Е.Л. Распространение радиоволн / Е.Л. Черенкова, О.В. Чернышев М.: Радио и связь, 1984. - 272 с.

123. Под редакцией Максимова, М.В. Защита от радиопомех. / М.В. Максимов. М.: Советское радио, 1976. - 496 с.

124. Калиничев, Б.П. О распределении амплитудных атмосферных помех / Б.П. Калиничев // Электросвязь. -1968. -№ 2. С. 76-77.

125. Певницкий, В.П. Статистические характеристики индустриальных радиопомех / В.П. Певницкий, Ю.В. Полозок. М.: Радио и связь, 1988. - 248 с.

126. Кравченко, В.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи / В.И. Кравченко, Е.А. Болотов, Н.И. Лету нова. М.: Радио и связь, 1987.-256 с.

127. Долуханов, М.П. Распространение радиоволн / М.П. Долуханов. -М.: Связь, 1972.-336 с.

128. Кочержевский, Г. Н. Антенно-фидерные устройства / Г. Н. Кочер-жевский. М. Радио и связь, 1981. -280 с.

129. Кинг, Р. Антенны в материальных средах. / Р. Кинг, Г. Смит. В 2-х книгах. Кн.1. Пер. с англ. -М.: Мир, 1984. 824 с.

130. Уайт, Д. Ж. Р. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи / Д. Ж. Р. Уайт. В 3-х вып. Вып.2. Сокр. Пер. с англ. М.: Сов. радио, 1978. -: