1tom - 0348.htm
411
Обычно домен возникает вблизи катода и, дойдя до анода, исчезает. По мере его исчезновения падение напряжения на домене уменьшается, а на остальной части образца соответственно раст╦т. Вместе с увеличением поля вне домена раст╦т и ток в образце. По мерс приближения: этого поля к Екр плотность тока j приближается к /кр (рис. 1). Когда поле вне домена становится больше £кр, у катода начинает формироваться новый домен, ток падает и процесс повторяется. Частота колебаний тока в длинных образцах» когда временем формирования домена можно пренебречь, /≈v//, в отличие от генерации колебаний в др. приборах с JV-образпой вольтампсрной характеристикой, например в цепи С туннельным диодом^ где генерация не связана с образованием и движением доменов, а частота колебаний определяется емкостью и индуктивностью цепи (см. Генератор электромагнитных ыле-бапий).
Характерное время нарастания возмущений, приводящих к образованию домена, равно т. н. м а к-свсллопскому времени т^ = е/4я|о^[, где
е ≈ диэлсктрич. проницаемость кристалла, дифференциальная проводимость а^≈ея(л^т п ≈ концентрация носителей заряда, диффсренц. подвижность носителей 1^<0) е ≈ заряд электрона. В коротком образце стационарный домен может вообще не сформироваться. Это объясняется двумя причинами. Во-первых, росту домена препятствует диффузия электронов; домел образуется, если 1^(Оъм)1/г, где D ≈ коэф. диффузии электриков. Во-вторых, домен при нарастании «сносится» в направлении потока осн. носителей заряда. Поэтому стационарный домен успеет сформироваться, если l^vtj^. Это условие обычно жестче предыдущего. Его можно переписать в виде т. н. критерия К р ╦ м с р а: л^еу/4ле|Цй|. Т.о., движение стационарных доменов может наблюдаться в достаточно длинных образцах с достаточно высокой концентрацией носителей заряда. В более коротких образцах, длина которых меньше размера домена, тоже возникают колебания тока, вызываемые колебаниями плотности объ╦много заряда, которые можно рассматривать как движение неполностью сформировавшихся домoiiOB Ганна.
В GaAs гс-типа поле £кр~3-103 В/см, скорость v ~ 107 см/с, размер домена песк. мкм, поле в н╦м 40≈200 кВ/см, наименьшая величина произведения и/(она соответствует макс, величине |ц^| при иск-ром поле £>£кр} равна ~3-10П см~3. При / ≈1 мм ≈ 5 мкм частота колебаний тока /≈ОД--20 ГТц.
Г. э. наблюдается помимо GaAs и 1пР также в др. полупроводниках с электронной проводимостью: InSb, GdTe, Ge, 1т1ЛСа!_хА8, GaSh^As^.^ Ga^In^^Sb, GaAs^P^jf и др., а также в одиоосно-деформироваи-ном Go с дырочной проводимостью. Г. э. используется для создания генераторов и усилителей СВЧ (см. Тайна, диод].
Лит.: Г а н н Д ж,, Эффект Ганнаt Гиер. с англ.], «УФН», 1066, т. 8!>, с. 147; В о л н О в А. Ф., К о г а н Ш. М., Физические явления в полупроводниках с отрицательной дифференциальной проводимостью, там Ж(% 19(38, т. 96, с, 63S; Л е-вилштсйн М. К,, П о ж е л а 10. К., Ш у р М, С., Эффект Ганна, М., 1975. А. Ф. Вол-ков, Ш. М. Коган.
ГАНТМАХЕРА ЭФФЕКТ (радиочастотный размерный эффект) ≈ аномальная зависимость (появление пиков) поверхностного импеданса металлич. пластин от величины пост. магп. ноля. Г. э. наблюдается при тех значениях напряж╦нности ноля, когда один из характерных размеров электронных траекторий внутри металла становится сравнимым с толщиной пластины. Этот аффект, открытый В. Ф. Гантмахером (1962), наш╦л применение как метод исследования фермы-поверхности и процессов рассеяния электронов в металлах.
Для наблюдения Г. э. металлич. пластину помещают в ноет. магн. поле Я и в эл.-магп. поле радиочастот-
ного диапазона {частоты со/2я≈106≈1C8 Гц). Регистрируют зависимость поглощаемой в образце мощности, пропорц. действительной части R (Н) поверхностного импеданса пластины R (H)-\\-iX(ti}, или зависимость глубины проникновения эл.-магн. поля, пропорц. мнимой части импеданса X (Я), от величины постоянного внеш. магн. поля И. С целью увеличения чуи-
dX ПН
I
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Т.4 Н,кЗ
Рис. I. Экспериментальные кривые, иллюстрирующий эффект
Гантмахера д:]л К при тр╦х толщинах образцом; н _L п, (п≈
нормаль к поверхности), Т-1,3 К, ю/2я- 7 МГц,
ствителмгости часто используют регистрацию производных дШдП и dX/dfl (рис. 1).
Г. э. наблюдается в условиях аномального скин-эффекта, когда длина свободного пробега /П1, электронов в металле сравнима с толщиной d металлич. пластины, а глубина скин-слоя 6 существенно меньше d (рис. 2, а). Для удовлетворения этих требований при rf=0,2≈2 мм
поверхность металла п
Рис. 2. а ≈ Цепочка траекторий, ответственная за уффонт Гантмахора при k ≈ 3; б ≈ Соответствующая поверхность Ферми (пунктиром отмечен пояс эффективных электронов).
используют чистые сонср-шенные металлич. монокристаллы, охлажд╦нные до темп-ры 7Ч£-Ж.
Г. э. тесло связан с появлением всплесков электрич. тока в толще проиодмика
<
о.
(см. Размерные эффекты]. Электроны проводимости движутся к кваанстатическом (ыт-cl, где т ≈ время релаксации электронов), пространственно неоднородном плекромапштном поле. Основной вклад в ньт- - ≈ сокочастотную проводимость вносят т. а. «эффсктив- *»17
Физичиская энциклопедия, т. 1
")
}
