Теория электронного транспорта в резонансно- туннельных астемах с накоплением электрического заряда тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

г- - НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ

/ [ч >■■■■:: >псгі? і Ь ■У'.)

ГЛАВІН БОРИС АНАТОЛІЙОВИЧ

УДК 621.315.592

ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОННОГО ТРАНСПОРТУ В РЕЗОНАНСНО - ТУНЕЛЬНИХ СИСТЕМАХ З НАКОПИЧЕННЯМ ЕЛЕКТРИЧНОГО ЗАРЯДУ

01.04.07 - фізика твердого тіла

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико - математичних наук

Київ - 1998

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Інституті фізики напівпровідників НАН України.

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Кочелап В'ячеслав Олександрович,

Інститут фізики напівпровідників НАН України, завідуючий відділом.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, ст.н.с.

' Яремко Анатолій Михайлович,

Інститут фізики напівпровідників НАН України, провідний науковий співробітник; кандидат фізико-математичних наук Цвірко Юрій Антонович,

НДІ "ОРІОН", начальник науково-дослідного відділу.

Провідна організація: Інститут фізики НАН України,

відділ теоретичної фізики, м.Київ.

Захист відбудеться " 2 Ь " 1998 р. о ¡0~ !^Г год.

на засіданні Спеціалізованої наукової ради К 26.199.01 при Інституті фізики напівпровідників НАН України за адресою:

252650, Київ - 28, проспект Науки, 45.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту фізики напівпровідників НАН України (252650, Київ - 28, проспект Науки, 45 ).

Автореферат розісланий “ *7^ "____________1998 р.

Вчений секретар Спеціалізованої ради, кандидат фізико-математичних наук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми визначається тим, що невивченою була ціла низка ишвих аспектів функціювання резонансно-тунельних систем, пов'язаних з опиченням електричного заряду в різних їх частинах. Резонансно-тунельні теми привертають велику увагу до себе внаслідок того, що значний грес, який був досягнутий в останні роки в галузі технології отримання окоякісних квантових гетероструктур, дозволяє спостерігати різноманітні ідаментальні фізичні явища, що виникають при резонансному тунелюванні ), а також застосовувати явище РТ для побудови нових електронних га оелектронних приладів.

Перш за все, невивченим було питання про можливість виникнення сторово-неоднорідних структур в бістабільних резонансно-тунельних к,ах (РТД). Таке явище самоорганізації, з одного боку, веде в інших ’абільних системах до суттєвої зміни їх фізичних властивостей. Тому ляється важливим визначити особливості даного ефекту в РТД. З іншого у, побудова такої теорії важлива внаслідок специфічності РТД як ’абільного об'єкту, яка пов'язана з квантовим характером електронного нспорту в ньому, а також відносно малопоширеним 7-типом бістабільносгі V

По-друге, важливим є вивчення особливостей електронного транспорту ТД з товстими спейсерними шарами. Застосування спейсерних шарів в

і, дуже поширене внаслідок ряду причин. Воно веде до формування гачених та збіднених шарів в контактах та прояви особливостей переносу ктронів через спейсер на вольт-амперних характеристиках РТД.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота онана в рамках тематики відділу теоретичної фізики ІФН НАНУ та була ■римана грантом ДФФД Міннауки України.

Мета та задачі дослідження. Метою роботи є побудова теорії ни: нових фізичних ефектів, що мають місце в резонансно-тунелы твердотільних системах. При цьому були поставлені такі конкретні задачі:

1) Проаналізувати залежність величини інтервалу бістабільних напруг параметрів структури РТД. Визначити, як уширення, обумовл< тунелюванням резонансних електронів та їх розсіянням, впливає внутрішню бістабільність РТД.

2) Показати можливість існування стаціонарних поперечних струк вбудованого заряду і резонансно-тунельного струму в бістабільних Рг Визначити фізичні механізми, що відповідають за їх виникнення, та можливих структур, їх характеристики. З'ясувати, як поперечні структ} залежать від характеристик РТД.

3) Побудувати теорію мобільних автохвильових поперечних структу] бістабільних РТД. З'ясувати, які параметри системи визначають швидкість розповсюдження. Визначити, як наявність автохвильових поперечі структур впливає на динаміку перемикання РТД в разі зв'язка останньоп зовнішнім електричним колом.

4) Показати, що квантова інтерференція електронів в това спейсерних шарах РТД веде до появи осциляційної залежності диференцій провідності від напруги.

Наукова новизна роботи полягає в тому, що вперше:

1) Проведений детальний аналіз залежності величини інтерв. бістабільних напруг резонансно-тунельних систем від їх параметрів, в тс числі уширення резонансного рівню.

2) Встановлено нове фізичне явище формування стаціонарних нестаціонарних просторово-неоднорідних структур при бістабільнс резонансному тунелюванні,

3) Побудовано теорію нового типу коливань в бістабільних резонанс тунельних діодах, що виникають за рахунок збудження поперечних хві перемикання.

4) Показано, що квантова інтерференція електронів в спейсерних шарах зонансно- тунельних структур веде до появи слабких осциляцій на вольт-перних характеристиках їх структур.

Основні положення, шо виносяться на захист

1) При виконанні роботи побудована модель електронного транспорту в □хбар'єрних резонансно-тунельних системах, яка описує виникнення :табільних характеристик Х-тпщ. Величина інтервалу бістабільних напруг ільшується з ростом відношення індивідуальних тунельних прозоростей ітерного та колекторного бар'єрів та зменшується з ростом уширення зонансного рівня.

2) В бістабільних резонансно-тунельних системах можливе спонтанне никнення стаціонарних поперечних структур. Основні типи структур вляють собою солітон (відокремлений пік концентрації резонансних ектронів та щільності тунельного струму), антисолітон (провал цих величин)

кінк (просторовий перехід між високо- та низькострумовим станами), юсторовий масштаб цих структур залежить від характеру латерального анспорту електронів і становить величину близько 0.1 мкм в реальних героструктурах.

3) В бістабільних резонансно-тунельних системах можливе існування стаціонарних просторових структур - хвиль перемикання, які переводять стему з одного однорідного стану до іншого. Такі хвилі перемикання ^джуються додатковою інжекцією чи екстракцією резонансних електронів, умовленою технологічними неоднорідностями, або неоднорідностями, що нтролюються. В разі зв'язку резонансно-тунельного діоду з зовнішнім эктричним колом збудження хвиль перемикання веде до виникнення нового пу коливань, при яких має місце періодичний рух просторової границі між соко- та низькострумовим станами.

4) Наявність товстого спейсерного шару в резонансно-тунельних діодах

5,е до квантової інтерференції електронів та появи осциляційної залежності ференційної провідності від напруги.

Практична цінність отриманих результатів полягає в тому, що .

1) Встановлено, що явище формування поперечних просторої неоднорідних структур в бістабільних резонансно-тунельних системах веде істотної модифікації їх вольт-амперних характеристик.

2) Запропонований новий фізичний механізм генерації електричн коливань в бістабільних резонансно-тунельних діодах.

3) З'ясовано, що осциляції, які спостерігаються на вольт-амперн характеристиках резонансно-тунельних структур з довгими спейсерни шарами, виникають завдяки квантовій інтерференції електронів в спейсерн шарах.

Особистий внесок злобувача

Ідея про можливість існування просторових структур в бістабільн резонансно-тунельних системах розвинута разом з науковим керівник здобувача В.О. Кочелапом. Дисертантом самостійно проводились досліджен з бістабільності вольт-амперних характеритик (ВАХ) однорідних РТД (робс [4]), механізмів, відповідальних за виникнення просторових структур, а такі числові та аналітичні розрахунки таких структур в конкретних резонансі тунельних структурах (роботи [1,4,5,7,8-11]). Ідея про можливість виникнем коливальних режимів в резонансно- тунельних діодах за рахунок збуджек хвиль перемикання (роботи [7,10]) належить здобувачу. Участь дисертанте роботах з електронного транспорту в резонансно-тунельних структурах товстими спейсерними шарами [2,3,6] полягала в обговоренні результа експериментів та проведенні числових розрахунків характеристик в структур.

Апробація роботи. Результати дисертації доповідались на II пекарівській нараді з теорії напівпровідників, Одеса, 1994; XXTV Internatio: School of Semiconductor Compounds, Jaszowiec, 1995; IX Internatio: Conference on Hot Carriers in Semiconductors, Chicago, USA, 1995; International Simposium on Ultrafast Phenomena in Semiconductors, Vilni Lithuania, 1995; Research Workshop on Condensed Matter Physics, Trieste, Иг 1995; International Conference on Electron Properties of 2D Systems, Nottinghc Great Britain, 1995; NATO Research Workshop "Frontiers in Nanoscale Science

cron/Submicron Devices", Kiev, Ukraine, 1995; наукових сборах ІФН НАНУ ашкарьовські читання), 1995; 1995 and 1997 March Meetings of American ysical Society; International Conference on Quantum Devices and Circuits, ïxandria, Egypt, 1996; V International Workshop on Computational Electronics, >tre Dame, USA, 1997, а також на наукових семінарах відділу теоретичної зики ІФН НАНУ.

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 11 робіт, исок яких подано в кінці автореферату.

Структура і об'єм роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, сновків, списку публікацій автора, списку цитованої літератури. Робота кладена на 167 сторінках машинописного тексту, в роботі 39 рисунків 31 сторінці. Список цитованої літератури включає 93 найменування.

КОРОТКИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обгрунтовується актуальність тематики дисертації, показується зв'язок з попередніми дослідженнями. Також описується мета роботи, водяться положення, що виносяться до захисту, висвітлюються такі пекти, як практична важливість отриманих результатів, апробація роботи, т.ін.

Перший розділ має оглядовий характер та містить у себі коротке кладення основних результатів, отриманих при дослідженнях резонансно-яельних систем. Розкривається фізична суть явища резонансного яелювання, стисло описуються твердотільні системи, в яких воно має місце, кож значна увага приділяється явищу внутрішньої бістабільності зонансно-тунельних структур, механізмам його виникнення в різних типах зонансно-тунельних структур. Наприкінці розділу дається характеристика новних типів електронних та оптоелектронних приладів, в яких :тосовуеться явище резонансного тунелю в ання.

В наступних чотирьох розділах викладаються оригінальні результати, римані при виконанні роботи.

Другий розділ присвячений побудові моделі електронного транспорту двохбар'єрних РТД, в якій береться до уваги вбудова електричного заряд} квантовій ямі завдяки накопиченню в ній резонансних електронів. Резонанс тунелювання описується за допомогою формалізму тунельного гамільтоніа розвинутого Бардіним. Це дозволяє отримати кінетичне рівняння / резонансних електронів в квантовій ямі. При розрахунках тунелювання так проводилось феноменологічне врахування уширення резонансного рівня рахунок як тунелювання резонансних електронів в контакти, так і розсіяі внаслідок взаємодії з фононами, дефектами і т.ін. Потенційний проф знаходиться через рівняння Пуасона. Можливі стани системи при фіксова: напрузі визначаються самоузгодженням рішень цих двох задач.

При розрахунках не брався до уваги зсув резонансного рівня віднос дна квантової ями завдяки вбудові електричного заряду, а також формуваї збагаченого та збідненого шарів в контактах, що дозволяє уникнути значі технічних труднощів при розрахунках, зберігши усі якісні результати.

Були отримані бістабільні вольт-амперні характеристики РТД Т.-'тщ. / таких характеристик в бістабільній області при фіксованій напрузі існуї два різних стани - високострумовий, з наявністю резонансного тунелювак та низькострумовий, в якому тунелювання має нерезонансний харага Показано, що в разі дуже вузького резонансного рівня відношеї ^ = е{ФІІ-Ф^)аІ{Е1гс[), що характеризує величину бістабільності (тут Фл, - гран області бістабільності з боку високих та низьких напруг, Ер - величина ене Фермі у контактах, а- товщина емітерного бар'єру, сі- товщина у двохбар'єрної структури), залежить від двох безрозмірних параметрів, а с к = їс/гг та а=аБ<іі(Ла((і-а)), де їсг- характерні часи тунелювання че колекторний та емітерний бар'єри, ав- ефективний борівський ра, матеріалу системи. При фіксованому ст Дд спочатку зростає з збільшенняі а потім насичується, що обумовлено зростанням концентрації накопичена квантовій ямі резонансних електронів. При фіксованому к Дд зроста зменшенням <т.

Також розглянуто вплив уширення резонансного рівня на величину гервалу бістабільних напруг. Показано, що уширення веде до значного її іеншення, навіть якщо ширина резонансного рівня значно менша, ніж Ер, ібто тунелювання має яскраво виражений резонансний характер.

В третьому розлілі викладено розроблену теорію нового явища імоорганізації в твердих тілах - формування стаціонарних поперечних руктур (ПС) в бістабільних РТД. ПС уявляють собою перерозподіл шцентрації електронів та щільності резонансно-тунельного струму в ющині квантової ями. Такі структури виникають завдяки розтіканню :зонансних електронів вздовж квантової ями та викликаному цим збуренню )тенційного профілю. Показано, що якщо резонансний рівень є вузьким, ібто його ширина значно менша за Ер, то транспорт резонансних електронів ідовж квантової ями (латеральний транспорт) є класичним, і для функції )зподілу резонансних електронів має місце таке рівняння:

г +££_&£ = фПр)_-1^+я{ф}і ±^± (1)

Ч т дг 8г др Ха{ф) Т. тс к 1

гт р та г- двовимірні імпульс та координата в площині квантової ями, т -|)ективна маса, ф - величина потенціальної енергії в області квантової ями. ушчина Є описує інжекцію резонансних електронів із емітера, член -//тунельний ухід до контактів, а А{^}- інтеграл зіткнень. Також показано, що за їх самих умов, що для класичності латерального транспорту, просторовий ісштаб значно більший, ніж сі, і можна знехтувати впливом неоднорідності >зподілу просторового заряду вбудованих резонансних електронів на шення рівняння Пуасона для потенціальної енергії. При цьому між ¡нцентрацією резонансних електронів п та ф існує співвідношення

а ^ е1 а(сі-а)

,--еФ+------------—п, (2

(і єє„ сі ' '

Ф- зовнішня напруга, є і є0- відносна діелектрична проникливість та

діелектрична проникливість вакууму, та вважається, що потенційна енергії емітері дорівнює нулеві. Самоузгоджені рішення рівнянь (1) і (2) визначак можливі типи ПС.

В цьому та наступному розділах проводиться аналіз одновимірних ПС яких всі фізичні величини змінюються в напрямку лише однієї З ВЗДОВЖЯМЕ координат. Показано, що основними типами стаціонарних ПС є еоліт антисолітон та кінк. Кінк має місце для специфічного значення напруги, Ф, області бістабільності і уявляє собою просторовий перехід між двома різни однорідними станами, низько- та високострумовим. Солітон є просторс відокремлений пік щільності вбудованого заряду і щільності резонансі тунельного струму на фоні однорідного низькострумового стану. Він існує г Ф1<Ф<ФС. Антисолітон - це, також просторово відокремлений, прої концентрації резонансних електронів та щільності резонансно-тунельні струму на фоні однорідного високострумового стану. Він виникає г ФС<Ф<ФЬ.

Просторовий масштаб ПС суттєво залежить від характеру латеральні транспорту резонансних електронів. Взагалі кажучи, він визначаєт;

величиною Ьск = у^т„тіп(-с„,т11,)І де V*,- ферміївська швидкість, т,с- час розсіяі резонансних електронів. Детальний аналіз ПС проводиться в таких граничі випадках:

1) Випадок малих величин інтервалу бістабільних напруг. ПС мол описувати диференційним рівнянням дифузійного типу з нелінійі: "коефіцієнтом дифузії" та нелінійною правою часткою. При цьому ПС мол отримати за допомогою аналізу фазового портрету такого рівняй Просторовий масштаб ПС в цьому випадку значно більший за ЬСІІ і зроста зменшенням області бістабільності.

2) Випадок сильного розсіяння резонансних електронів, гзс «ти. За таї умов латеральний транспорт резонансних електронів може описуватисі дифузійно-дрейфовому наближенні. ПС описуються диференційь рівнянням того ж типу, що в першому випадку, але з іншим ефективь "коефіциєнтом дифузії". ПС мають характерний розмір

3) Випадок балістичного латерального транспорту, т!С - оо. В цьому ипадку ПС мають просторовий масштаб Прості розрахунки ПС

роведені при застосуванні модельних залежностей Є та г„ від ф\ також риводяться результати для ПС, отриманих при числовому рішенні рівнянь (1) (2). '

Загальною рисою ПС в усіх випадках є зростання розміру ПС при аближенні Ф до Фс, при якому солітон та антисолітон асимптотично ереходять до кінку. Також слід зазначити, що розмір антисолітонів більший а розмір солітонів, особливо у випадках 2 і 3. Це обумовлено тим, що еличина т„ в РТД з яскраво вираженою бістабільністю дуже відрізняється в изько- та високострумовому станах.

Також розглянуто питання про ПС в РТД з кінцевим розміром оперечного перерізу. Сформульовані граничні умови для рівнянь, які писують ПС в згаданих вище першому та другому випадках. Показано, що мови на границях РТД ефективно контролюють ПС та вольт-амперну арактеристику РТД. Так, додаткова інжекція резонансних електронів облизу границь приводить до того, що при Ф;<Ф<ФС єдиним можливим ганом РТД стає однорідний високострумовий, а завдяки додатковій кстракцп при ФС<Ф<ФЬ єдиним станом є однорідний низькострумовий. При ьому, якщо обидва типи умов реалізуються на різних границях, ВАХ РТД ерестає бути бістабільною і демонструє лише скачкоподібний перехід між исоко- та низькострумовим станами при Ф = Фс.

В четвертому розлілі розглянуті нестаціонарні явища, що пов'язані з иникненням ПС. Перш за все, були отримані автохвильові ПС, які уявляють обою ПС, що рухаються з постійною швидкістю V, не змінюючи своєї юрми. Найбільш важливим видом автохвильових ПС є хвилі перемикання ОТ), які описують перемикання РТД з одного однорідного стану в інший, [ри цьому швидкість ХП та напрямок можливого перемикання (з низько- в исокострумовий чи навпаки) однозначно визначаються напругою. При Ф=ФС = 0, що відповідає стаціонарному кінку. При Ф!<Ф<ФС можливе перемикання

з низько- в високо струмовий стан, а при ФС<Ф<ФЬ- з високо-низькострумовий. Отримані залежності у(Ф) для випадків малої обла< бістабільності та балістичного латерального транспорту резонанси електронів. В цих випадках порядок абсолютної величини V визначається V*.. разі сильного розсіяння резонансних електронів ХП є більш повільними характерним масштабом V є vf..v/zю/г:„ .

Також коротко розглянуте питання про стійкість стаціонарних ПС. ідеальних необмежених системах солітон та антисолітон уявляють собс критичні збурення, що ведуть до збудження ХП, тобто є нестійкими. А поряд з цим існує декілька факторів, що ведуть до стабілізації ПС. Серед ни: вплив умов на границях РТД; наявність дефектів, до яких належать варіа: товщин бар'єрів та квантової ями; зв'язок з зовнішнім електричним коле Подібні фактори часто ведуть до стабілізації просторових структур в інш бістабільних системах. Крім того, показано, що зникнення ділянок волі амперної характеристики завдяки додатковій інжекції або екстрак резонансних електронів біля границь структури, що встановлено в третьої розділі, виникає внаслідок нестійкості цих ділянок відносно виникнення ХП.

Далі досліджується динаміка перемикання РТД при збудженні ХП в рі зв'язку РТД з зовнішнім електричним колом, що містить у собі резонанс коло. Показано, що збудження ХП в такій системі не обов'язково веде повного перемикання РТД. Реакція зовнішнього кола на зміну електричне струму при розповсюдженні ХП веде до зміни напруги на РТД та, відповіді швидкості ХП. В результаті система може повернутись в первісн: однорідний стан. Подальша еволюція може знову привести до збудження X Встановлено, що математично така динаміка описується дискретні одновимірним відображенням. Отримані основні типи таких відображень визначені основні параметри РТД та зовнішнього кола, що відзначають та відображення. Серед останніх існують такі, що припускають реалізац коливальних режимів. Фізично таким осциляціям відповідає коливальний р просторової границі між високо- і низькострумовим станами РТД. Отримс результати свідчать про те, що характер таких осциляцій може бути як чис

гріодичним, так і, взагалі кажучи, хаотичним. Характерною рисою коливань жорсткий тип збудження, тобто для виникнення осдиляцій необхідно іДйснити збудження системи з стаціонарного стану, яке має величину більш і деяку порогову. Підкреслюється, що виникнення такого нового типу зливань обумовлено існуючою залежністю можливих типів перемикання від апруги. Остання, в свою чергу, виникає внаслідок 2-типу бістабільності РТД. ,е означає, що подібні коливання можуть виникати в інших бістабільних дстемах г-типу з просторовими структурами.

У п'ятому розлілі розглянуто питання про квантову інтерференцію іектронів в товстих спейсерних шарах РТД. Постановка цієї задачі пов'язана тим, що в РТД з товстими спейсерними шарами експериментально ^остерігалась осциляційна залежність диференційної провідності від напруги, [одібні залежності раніше були отримані в однобар'єрних тунельних груктурах, де вони виникали завдяки дискретності втрат енергії електронами ри випромінюванні повздовжних оптичних фононів в збідненому шарі олектора. Але у випадку згаданих вище РТД цей механізм не узгоджується з агатьма результатами, що отримані в експерименті. Запропонована гіпотеза, гідно з якої поява осциляцій обумовлена квантовою інтерференцією лектронів в спейсерному шарі. Ця інтерференція веде до формування в пейсері енергетично близько розташованих квазирівнів, що обумовлює зурення звичайної лоренцівської форми залежності тунельної прозорості від нергії електронів. Для підтвердження гіпотези проведені розрахунки ВАХ ТД в разі наявності товстого спейсерного шару в емітері в області напруг, ка відповідає резонансному тунелюванню через основний рівень квантової ми. При самоузгоджених розрахунках потенційного профілю бралось до ваги накопичення квантованих електронів в акумуляційному шарі на межі пейсер- емітерний бар'єр та формування ефективного катоду на межі сильно егований шар емітеру- спейсер. Струм визначався за допомогою середнення по енергіям тунельної прозорості системи, яке отримувалось при исловому рішенні рівняння Шредингера. Останнє вказує на те, що внаслідок ітерфереиції електронів в спейсері на залежності коефіцієнту прозорості від

енергії з'являються додаткові максимуми. Це приводить до появи слабкі осциляцій на ВАХ. Отримані при розрахунках данні якісно узгоджуються результатами експерименту.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

При виконанні роботи було досліджено низку нових явищ в резонансні тунельних системах, в яких значну роль відіграє накопичення носіїв в різні частинах структури. Було отримано кінетичне рівняння для латеральної транспорту резонансних електронів, на базі якого побудовано теорі формування просторових поперечних структур в бістабільних резонанси тунельних системах. Також побудована самоузгоджена мода струмопереносу в резонансно-тунельних структурах, що враховує квантові: характер транспорту в спейсерному шарі. Отримані результати дозволяю’ сформулювати такі висновки:

1) Явище внутрішньої бістабільності, що виникає в резонанси тунельних системах внаслідок вбудови заряду резонансних електронів квантову яму, найбільш яскраво спостерігається в структурах з колекторни бар'єром, менш прозорим, ніж емітерний.

2) Уширення резонансного рівня завдяки тунелюванню та розсіянн веде до зменшення інтервалу бістабільних напруг.

3) В бістабільних резонансно-тунельних структурах можливе спонтані формування поперечних неоднорідних структур вбудованого заряду ■ щільності резонансно-тунельного струму.

4) Просторовий масштаб поперечних структур в бістабільні

резонансно-тунельних системах залежить від типу латерального транспорту ■ в реальних структурах може бути порядка 0.1 мкм та більше. -

5) В бістабільних резонансно-тунельних системах можливе збуджені мобільних поперечних структур (хвиль перемикання), які описують перех системи з одного однорідного стану до іншого.

6) Збудження хвилі перемикання в разі наявності зв'язку між стабільним резонансно-тунельним діодом та зовнішнім електричним колом зже привести до виникнення нового типу незатухаючих коливань.

7) При електронному транспорті в резонансно-тунельних діодах з ївстими спейсерними шарами має місце квантова інтерференція електронів

спейсері, що веде до появи осциляційної залежності диференційної ювідності від напруги.

Основні результати дисертації опубліковано в роботах:

1. Kochelap V.A, Glavin В.А., Mitin V.V. Patterns in Double-Barrier eterostructures // Lithuanian Journal of Physics.- 1995.- vol.35, N 5-6,- P. 549-¡1.

2. Belyaev A.E., Vitusevich S.A., Glavin B.A., Makosa A., Dobrovolski W. feet of Magnetic Field on the Fine Structure of Tunnel Current in Double Barrier ssonant Tunneling Structures // Acta Physica Polonica A.- 1995.- vol.88, N 4,675-678.

3. Belyaev A.E., Vitusevich S.A., Figielski T., Glavin B.A., Konakova R.V., ravchenko L.N., Makosa A., Wosinski T. Effect of Spacer Layer on Quantum terference in Double Barrier Resonant Tunneling Structures // Surface Science.-196,- vol.362, N 1-3,- P.235-238.

4. Glavin B.A., Kochelap V.A, Mitin V.V. Patterns in bistable resonant-nneling structures // Phys.Rev.B.- 1997,- vol.56, N 20,- P. 13346-13359.

5. Kochelap V.A, Glavin B.A., Mitin V.V. Patterns in Bistable Resonant mneling Systems // Proc. International Conf. on Hot Carriers in imiconductors.- Chicago (USA).- 1996,- P.551-553.

6. Belyaev A.E., Vitusevich S.A., Glavin B.A., Konakova R.V., Figielski T., •avchenko L.N. Mechanisms of the Tunnel Current Formation in Double Barrier ‘sonant Tunneling Structures // Proc. International Conf. Frontiers in Nanoscale ience of Micron/Submicron Devices.- Kyiv (Ukraine) - 1996,- P.291-294.

7. Glavin B.A., Kochelap V.A, Mitin V.V. Patterns in Bistable Resona Tunneling Diode: Possibility of Novel Electron Device // Proc. International Coi on Quantum Devices and Circuits.-Alexandria (Egypt).- 1996, P.170-175.

8. Glavin B.A., Kochelap V.A. Nonuniform spatial structures under resona tunneling (RT) // Abstracts of the 16th International Conf. on Theory Semiconductors.- Odessa (Ukraine).- 1994.- P.9-10.

9. Kochelap V.A., Glavin B.A., Mitin V.V. Patterns in resonant tunneling (R systems // Abstracts of the 1995 March Meeting of the American Physic Society.- San Jose (USA).- Bui. Am. Phys. Soc.- 1995,- v.40, N 1.- P.22.

10. Kochelap V.A., Glavin B.A., Mitin V.V. Novel type of oscillations resonant tunneling diode (RTD) // Abstracts of the 1997 March Meeting of tl American Physical Society.- Kansas City (USA).- Bui. Am. Phys. Soc.- 1997.- v.4 N 1.- P.549.

11. Kochelap V.A., Glavin B.A., Mitin V.V. Transverse patterns in the bistat resonant tunneling systems under ballistic lateral electron transport // Abstracts the 5th International Workshop on Computational Electronics.- Notre Dar (USA).- P.P50.

АНОТАЦІЯ

Главін Б.А. Теорія електронного транспорту в резонансно-тунельні системах з накопиченням електричного заряду,- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізик

математичних наук за спеціальністю 01.04.07- фізика твердого тіла.- Інстит фізики напівпровідників НАН України, Київ, 1998.

Дисертацію присвячено побудові теорії нових фізичних явищ

резонансно-тунельних діодах (РТД). Досліджений вплив параметрів структ

на явище внутрішньої бістабільності вольт-амперних характеристик РТ Передбачено, що в бістабільних РТД можливо нове явище самоорганізації спонтанне виникнення стаціонарних та мобільних поперечних просторові структур вбудованого заряду та щільності резонансно-тунельного струк Встановлено, що завдяки вказаному явищу в РТД можлива генераг

^ектричних коливань нової природи. Також вирішено питання про вплив зантової інтерференції електронів в спейсерних шарах РТД на їх вольт-vinepiry характеристику.

лючові слова: резонансне тунелювання, внутрішня бістабільність,

шоорганізація, генерація коливань.

ННОТАЦИЯ

Главин Б.А. Теория электронного транспорта в резонансно- туннельных астемах с накоплением электрического заряда.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-атематических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела.-нститут физики полупроводников НАН Украины, Киев, 1998. иссертация посвящена построению теории новых физических явлений в эзонансно-туннельных диодах (РТД). Исследовано влияние параметров груктур на явление внутренней бистабильности вольт-амперных ірактеристик РТД. Предсказано, что в бистабильных РТД возможно новое зление самоорганизации - спонтанное возникновение стационарных и обильных поперечных пространственных структур встроенного заряда и vothocth резонансно- туннельного тока. Установлено, что благодаря казанному явлению в РТД возможна генерация электрических колебаний эвой природы. Также решен вопрос о влиянии квантовой интерференции шктронов в спейсерных слоях РТД на их вольт- амперную характеристику, лючевые слова: резонансное туннелирование, внутренняя бистабильность, імоорганизация, генерация колебаний.

JMMARY

lavin В.A. Theory of electron transport in resonant tunneling systems with :cumulation of electric charge.- Manuscript.

tiesis for a candidate degree by speciality 01.04.07- solid state physics.- Institute ' Semiconductor Physics of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1998.

The dissertation is devoted to the theory of new physical phenomena in resonai tunneling diodes (RTD). The influence of the system parameters on intrins bistability of the RTD current-voltage characteristic is investigated. It is foresee that in bistable RTD a new phenomenon of synergetics is possible - spontaneoi formation of the stationary and mobile spatial patterns of built-in charge ar resonant tunneling current. It is established that due to that phenomenon a ne type of oscillations can be generated. Besides, the problem of the influence of tl quantum interference of the electrons in spacer layers of the RTD on its currer voltage characteristic is solved.

Key words: resonant tunneling, intrinsic bistability, synergetics, generation oscillations.