Halbleiter-Übergitter-Schalter

Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Datum:	4 September 2001
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. Karl-Friedrich Renk
Tag der Prüfung:	19 Juli 2001
Institutionen:	Physik > Institut für Experimentelle und Angewandte Physik > Entpflichtete oder im Ruhestand befindliche Professoren > Arbeitsgruppe Karl F. Renk
Stichwörter / Keywords:	Halbleiterphysik , Heterostruktur , Schalter , Elektronentransport , Übergitter , S-förmig , semiconductor , superlattice , switch , S-shape , hot-electron
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	9878

Zusammenfassung (Deutsch)

Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmals ein Halbleiter-Übergitter-Schalter untersucht. Das Übergitter, das als Schalter wirkte, bestand aus einer periodischen Abfolge von Quantentöpfen (17 Monolagen) und -barrieren (3 Monolagen), die durch epitaktisch gewachsene GaAs- und AlAs-Schichten gebildet wurden. Das Übergitter zeigte in seinen elektrischen Eigenschaften Bistabilität mit einem Zustand ...

Zusammenfassung (Deutsch)

Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmals ein Halbleiter-Übergitter-Schalter untersucht. Das Übergitter, das als Schalter wirkte, bestand aus einer periodischen Abfolge von Quantentöpfen (17 Monolagen) und -barrieren (3 Monolagen), die durch epitaktisch gewachsene GaAs- und AlAs-Schichten gebildet wurden. Das Übergitter zeigte in seinen elektrischen Eigenschaften Bistabilität mit einem Zustand niedrigen Leitwerts und einem Zustand höheren Leitwerts. Die Bistabilität kann mit einem Übergang vom Hopping-Transport zum Transport im Kontinuumband erklärt werden. In einer Kennlinie, die mit einer Konstantspannungsquelle gemessen wurde, äußerte sich die Bistabilität in einer ausgeprägten Hysterese. Wurde die Kennlinie mit einer Konstantstromquelle untersucht, so wurde ein Bereich mit negativer differentieller Leitfähigkeit gefunden. Als mikroskopische Ursache wurden Stromfilamente im Übergitter vermutet. Im Bereich der negativen differentiellen Leitfähigkeit traten zusätzlich zum Gleichspannungsanteil Strom- und Spannungsoszillationen auf. Form und Frequenz der Oszillationen konnten durch Änderung des Stroms, der durch das Übergitter floß, variiert werden. Eine genauere Betrachtung ergab, daß die Oszillationen durch parasitäre Induktivitäten und Kapazitäten des externen Kreises bestimmt wurden. Die Frequenzen der Oszillationen lagen im Bereich von 300 Hz bis 180 kHz. Die Schaltzeiten des Hlableiter-Übergitter-Schalters wurden durch Bestrahlung des Übergitters mit einem Hochfrequenzfeld gemessen. Für das Schalten vom höherleitenden in den niedrigleitenden Zustand wurde eine Zeit von ca. 0,7 ns abgeleitet. Die Zeit für das Schalten vom niedrigleitenden in den höherleitenden Zustand lag unterhalb der Meßgenauigkeit von ungefähr 0,1 ns.

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

In this work a semiconductor superlattice switch was investigated for the first time. The superlattice working as a switch consisted of a periodic sequence of quantum wells and barriers, which were formed by epitactically grown GaAs and AlAs layers. The superlattice showed bistability in its electrical properties with one state of low and one state of higher conductance. The bistability can be ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

In this work a semiconductor superlattice switch was investigated for the first time. The superlattice working as a switch consisted of a periodic sequence of quantum wells and barriers, which were formed by epitactically grown GaAs and AlAs layers. The superlattice showed bistability in its electrical properties with one state of low and one state of higher conductance. The bistability can be explained by a transition from hopping transport to transport in the continuum band. In the current voltage characteristic, measured with a constant voltage source, the bistability showed a distinct hysteresis. Measuring the current voltage characteristic by a constant current source a range of negative differential conductance was observed. Current filaments in the superlattice were supposed to be the microscopic reason. In the range of negative differential conductance current and voltage oscillations were found in addition to the dc voltage. Shape and frequency of the oscillations could be varied by the current through the superlattice. A closer investigation showed that the oscillations were determined by the inductance and capacitance of the external circuit. The frequency of the oscillations was in a range from 300 Hz to 180 kHz. The switching time of the semiconductor superlattice switch was measured by irradiation of the superlattice with a high frequency field. A time of 0.7 ns was derived for the switching from the low conducting to the higher conducting state. The time for switching form the higher conducting state to the low conducting state was below the measuring accuracy of about 0.1 ns.

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