Electron Transport in a Bipolar Transistor with a Superlattice in the Emitter

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A set of transfer and output current-voltage characteristics of a bipolar transistor with a short-period superlattice in the emitter region has been calculated. It is shown that the presence of a superlattice in the tr ansistor structure leads to the fo rmation of a negative differential conductivity region, which makes it possible to implement not only amplification, but also the generation and multiplication of high-frequency oscillations.

Full Text

Restricted Access

About the authors

O. L. Golikov

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: khazanova@phys.unn.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

I. Yu. Zabavichev

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: khazanova@phys.unn.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

A. S. Ivanov

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: khazanova@phys.unn.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

S. V. Obolensky

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: khazanova@phys.unn.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

E. S. Obolenskaya

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: khazanova@phys.unn.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

D. G Paveliev

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: khazanova@phys.unn.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

A. A. Potekhin

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: khazanova@phys.unn.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

A. S. Puzanov

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: khazanova@phys.unn.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

E. A. Tarasova

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: khazanova@phys.unn.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

S. V. Khazanova

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Author for correspondence.
Email: khazanova@phys.unn.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

References

  1. Kholod A.N., Liniger M., Zaslavsky A., Arnaud d’Avitaya F. Cascaded resonant tunneling diode quantizer for analog-to-digital flash conversion // Appl. Phys. Lett., 79(1), 129 (2001).
  2. Ourednik P., Feiginov M. Double-resonant-tunneling-diode patch-antenna oscillators // Appl. Phys. Lett., 120(18), 183501 (2022).
  3. Reed M.A., Frensley W.R., Matyi R.J., Randall J.N., Seabaugh A.C. Realization of a three‐terminal resonant tunneling device: The bipolar quantum resonant tunneling transistor // Appl. Phys. Lett., 54(11), 1034 (1989).
  4. Tsai J.H. Application of an AlGaAs/GaAs/InGaAs heterostructure emitter for a resonant-tunneling transistor // Appl. Phys. Lett., 75(17), 2668 (1999).
  5. Popov V.G. Field-effect transistor with two-dimensional systems of carriers in the gate and channel // Semiconductors, 50(2), 236 (2016).
  6. Liu W.C., Lour W.S. Modeling the DC Performance of Heterostructure-Emitter Bipolar Transistor // Appl. Phys. Lett., 70(1), 486 (1991).
  7. Tsai J.H. Multiple negative differential resistance of InP/InGaAs superlattice-emitter resonant-tunneling bipolar transistor at room temperature // Appl. Phys. Lett., 83(13), 2695 (2003).
  8. Tsai J.H., Huang C.H., Lour W.S., Chao Y.T., Ou-Yang J.J., Jhou J.C. High-performance InGaP/GaAs superlattice — emitter bipolar transistor with multiple S-shaped negative-differential-resistance switches under inverted operation mode // Thin Solid Films, 521, 168 (2012).
  9. Pavelyev D.G., Vasilev A.P., Kozlov V.A., Obolensky E.S., Obolensky S.V., Ustinov V.M. Increase of Self-Oscillation and Transformation Frequencies in THz Diodes // IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, 8(2), 231 (2018).
  10. Sun J.P., Mains R.K., Yang K., Haddad G.I. A self‐consistent model of Γ‐X mixing in GaAs/AlAs/GaAs quantum well structures using the quantum transmitting boundary method // J. Appl. Phys., 74(8), 5053 (1993).
  11. Ohnishi H., Inata T., Muto S., Yokoyama N., Shibatomi A. Self‐consistent analysis of resonant tunneling current // Appl. Phys. Lett., 49(19), 1248 (1986).
  12. Cahay M., McLennan M., Datta S., Lundstrom M.S. Importance of space‐charge effects in resonant tunneling devices // Appl. Phys. Lett., 50(10), 612 (1987).
  13. Cardona M.P.Yu. Fundamentals of Semiconductor Physics. M.: FIZMATLIT, 2002. 560 p.
  14. Zee С. Physics of Semiconductor Devices (M.: Mir, 1984). Book 1. 456 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Zone diagram of a bipolar transistor with a superlattice in the emitter junction (a): (-) - energy of the valence band ceiling EV and the bottom of the G-valley of the conduction band ; ( ) - energy of the bottom of the X-valley of the conduction band ; ( ) - Fermi energy EF is taken as the zero energy level; electron passage coefficient through a short-period superlattice at zero bias for the inter-valley interaction constant α = 0.7 eV Å (b)

Download (245KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Volt-ampere characteristic of a short-period superlattice with transition layers: (o) - experiment [9]; (-) - calculation

Download (98KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Family of transfer voltammetry characteristics of bipolar transistor (a): (- - - - -) - without superlattice; (-) - with superlattice in the emitter junction. The collector-emitter voltage UCE is 0.2, 0.4 and 0.6 V; family of output voltammetric characteristics of the bipolar transistor (b): (- - - - -) - without superlattice; (-) - with superlattice in the emitter junction. The base current IV is 1-5 µA

Download (261KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the voltage drop across the superlattice (USL) on the base current at different collector-emitter voltages: UCE is 0.4, 0.6, 0.8 and 1.0 V

Download (96KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».