Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0824U000374, Дисертація доктора філософії На здобуття Доктор філософії Дата захисту 22-02-2024 Статус Наказ про видачу диплома Назва роботи Активні напівпровідникові планарні елементи субміліметрового та терагерцового діапазонів Здобувач Зозуля Валерій Олександрович, Керівник Боцула Олег Вікторович Опонент Кузьмичов Ігор Кнстянтинович Опонент Стороженко Ігор Петрович Рецензент Дегтярьов Андрій Вікторович Рецензент Маслов Вячеслав Олександрович Опис Проблемою створення малогабаритних твердотілих активних елементів терагерцового діапазонну є фундаментальні обмеження, обумовленні природою переносу заряду в них, сукупність яких отримало назву “терагецове провалля” через неефективність роботи приладів в цьому діапазоні. Одним з можливих напрямків просування в терагерцовий діапазон є використання традиційних твердотілих приладів на зразок діодів Ганна або лавино-пролітних діодів шляхом розробки нових підходів до конструювання приладів та нових концепцій, що призводять до покращення їх частотних властивостей і створення на їх основі нових активних елементів терагерцового діапазону. Основними завданнями дисертації є: розробка математичних моделей та методів числового моделювання фізичних процесів пов’язаних з переносом електричного заряду в напівпровідникових діодних планарних структурах, що мають складну геометрію та містять різнорідні за електричними властивостями області, з використанням багатосіткових алгоритмів розв’язання рівняння Пуассона для визначення розподілу потенціалу і електричного поля та багаточастинкового методу Монте-Карло для врахування високочастотних процесів електронного транспорту та розсіяння носів заряду; розробка програмного комплексу для 2D-моделювання надвисокочастотних напівпровідникових приладів, що враховує їх структуру та особливості перенесення заряду; проведення моделювання нестаціонарних процесів в планарних гомогенних та гетерогенних структурах, що містять бічні активні елементи різного типу, зокрема із суттєвими відмінностями їх властивостей від властивостей каналу, на зразок поєднання квазікласичних та квантових областей; отримання просторових розподілів напруженості електричних і квазіелектричних полів, дрейфової швидкості та енергії носіїв заряду з урахуванням складної структури зони провідності; отримання залежності струму, що протікає через вказані структури, для випадку постійних та змінних у часі напруг; встановлення особливостей формування нестійкостей струму, які виникають в діодних структурах, що досліджуються; отримання енергетичних характеристик діодів на змінному струмі; визначення частотних властивостей діодних структур з активними бічними границями з точки зору отримання генерації ними електромагнітних коливань та можливостей їх використання на частотах терагерцового діапазону; визначення оптимальних параметрів приладів та відповідних конструктивних елементів з точки зору отримання максимальних частот. Наукова новизна результатів роботи полягає в наступному: Вперше показана можливість отримання широкополосної генерації структурами з активними бічними границя на основі GaAs від 100 до 300 ГГц з використання традиційних матеріалів з максимальною ефективністю до 3%, за умови обмеження напруги живлення величинами меншими 2,5 В. Вперше показано, що використання гетероструктури GaAs - InzGa1-zAs в діоді з GaAs каналом дозволяє підвищити ефективність генерації більш ніж в 4 рази з використанням гомогенного матеріалу. Вперше продемонстровано можливість отримання широкополосної генерації структурами з активними бічними границя на основі InP на частотах до 350 ГГц при роботі на основній частоті з максимальною ефективністю генерації до 2,5%. Досліджено генерацію електромагнітних коливань діодами, що містять варізонні шари InzGa1-zAs, в яких можливе виникнення ударної іонізації та встановлені частотні межі їх роботи. Показано, що у вказаних діодах можлива генерація коливань на частотах до 400 ГГц. Вперше запропоновано планарну конструкцію діода, що містить розміщений на бічній поверхні діода активний елемент на основі варізонного напівпровідника InzGa1-zAs, в якому створені умови для виникнення ударної іонізації, та показано вплив такого елементу на зміну частотного діапазону роботи діоду. Встановлено, що частота, відповідає максимальній ефективності, в такому елементі мало залежить від впливу ударної іонізації, проте максимальні частоти генерації більші ніж в звичайних планарних діодах на основі GaAs. Частотна межа його роботи досягає частоти більшої 300 ГГц, а частотний діапазон має значну ширину (від десятків гігагерц до 300 ГГц) у безперервному режимі генерації. Вперше показано можливість отримання генерації електромагнітних коливань терагерцового діапазону діодами на основі GaAs з активними бічними границями у вигляді резонансно-тунельної структури. Встановлено, що верхня частотна межа таких діодів може перевищувати 500 ГГц. Максимальна ефективність коливань досягала 10% і відповідала частоті близько 110 ГГц, що знаходиться у відповідності до часу перенесення електронів через канал діода. Частотний діапазон роботи діодів має значну ширину (від десятків гігагерц до 300 ГГц) у безперервному режимі генерації. Дата реєстрації 2024-01-15 Додано в НРАТ 2024-03-14 Закрити