Туннельная проводимость тонких полупроводниковых пленок

В. Я. Алешкин, Ю. А. Романов


Аннотация: Исследован новый малодиссипативный механизм нелинейности высокочастотной проводимости тонкого полупроводникового слоя в поперечном относительно его границ электрическом поле, обусловленный межзонным туннелированием электронов. Основной причиной нелинейности является сильная зависимость числа свободных носителей заряда в слое от приложенного к нему напряжения. Рассмотрение проведено для двухзонной модели в приближении заданного поля для частот, меньших обратных времен туннелирования и релаксации распределений электронов и дырок по энергии и импульсу в своих зонах и толщине слоя, но больших обратного времени локальной межзонной рекомбинации. В этой области частот, которая в силу малой инерционности и большой вероятности туннельных переходов и малого времени пролета носителями заряда толщины слоя простирается до частот $10^{12}$ Гц, диссипативный ток мал, а реактивный имеет сильно нелинейный емкостной характер.
Системы, содержащие такие слои, могут быть использованы для управления, преобразования и усиления сигналов СВЧ диапазона. Реализациями могут служить однородный слой, слой с $p{-}n$-переходом или гетеропереходом, многослойная структура.