Современная электроника №3/2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2021 ε 0 и ε GaAs – абсолютная и относительная диэлектрические постоянные; m эфф и m 0 – эффективная масса и мас- са покоя электрона. Стало: , где ; A ≈ 0,35 ÷ 0,9; A пропорциональна энергии h ν = =nkT – энергии воздействия на кристалл. В итоге численная разница En Si по формулам (1) и (2) достигает двух порядков. С учётом эффектов Франца-Келдыша чувствительность ИК- приёма в зоне А (см. рис. 4) повышается и смещается влево в более коротковолновую зону. Эффект Франца-Келдыша с туннельно- полевым переносом электронов из свя- занного состояния (валентного) пока- зан схематично на рисунке 5. С учётом эффекта Андерсона (разрыв зон в гетероструктурах A III B V ) конечная структура и зонная диаграмма фотопри- ёмника выглядят так (см. рис. 6, 7): ● Блок-схема широкополосного длин- новолнового ИК-фотоприёмника по- казана на рис. 8. ● Индикатор считывания падающей квантовой энергии или/или, или од- новременно: а) Δ I обр ; б) Δ U RRM ; в) Δ C ф . Изменения Δ C ф связаны с изменени- ем ε GaAs в «темновом» состоянии (состо- яние равновесия), при котором ε = 12,8, до уровня ε ф ∼ 4,6 при воздействии одно- временно h ν ≈ 0,12 эВ ( λ → 10 мкм) и dU/dt – скоростной «пилы напряжения» с наложением ВЧ-сигнала на варикап. Электронно- фононные приёмники «чёрного»длинноволнового ИК-диапазона Специалистам в области радиома- териалов хорошо известна зависи- Рис. 5. Схема ионизации амфотерной примеси Si в i – GaAs в условиях комбинированного воздействия: температуры (фононные колебания решётки) и сильного статического поля, где E → – внешнее поле; E C , E V , E i – зона проводимости, валентная зона и середина запрещённой зоны; E Fn и E Fp – квазиуровни Ферми амфотерных атомов Si; h ν Ф – ИК-излучение Рис. 6. Структура длинноволнового фотоприёмника на основе гетеросистемы n + –AlGaAs/i-GaAs/p + –GaAs Рис. 7. Зонная диаграмма длинноволнового фотоприёмника (теплового насоса) на основе n + –AlGaAs/i-GaAs/p + –GaAs, где EС и EV – зона проводимости и валентная зона; Ei – середина запрещённой зоны; En Si и EA Si – энергия квазиуровней Ферми амфотерных атомов Si; E ИКВ – энергия ионизации En Si Рис. 8. Блок-схема фотоприёмника на p-i-n n+- AlGaAs/i- SiGaAsSi/p+- GaAs на длинах волн 8…12 мкм (она же будет работать и на длинах волн 3…5 мкм), где Ум – умножитель напряжения от литиевой батареи «Li-Б» Рис. 9. Классическая зависимость диэлектрической проницаемости от частоты проходящего через тело диэлектрика высокочастотного сигнала [7] мость диэлектрической проницаемо- сти от частоты, которая представлена на рис. 9. Прииспользованииновыхроссийских уникальных кристаллов LPE i- Si GaAs Si , AlN, обладающих диэлектрическими свой- ствами, наблюдается эффектмодуляции диэлектрическойпроницаемостичасто- той внешнего электромагнитного поля, показанный на рис. 9. Этот эффект наи- более ярко выражен в диэлектрических кристаллахA III B V , A III B VI , содержащих ато- мы Ga или Al с высокой поляризацион- нойчувствительностью, близкихпо свой- ствам к атому Li (LiNbO 3 ). С позиции физики твёрдого тела (ФТТ) трактовка смысла зависимо- сти ε = f( ω ), показанной на рис. 9, это не что иное, как дисперсия квантово- точечной энергии кристалла, которая в упрощённом виде трактуется так [7]: или и (2) (3) (4)