转移电子效应
转移电子效应(Transferred-electron effect):
这是GaAs 和 InP等双能能谷半导体中所出现的一种现象,即是在较强的外电场作用下,电子从能量较低的主能谷往能量较高的次能谷的转移(跃迁)。电子的这种转移将产生所谓负微分电阻(NDR);从而利用这种效应就可以实现微波振荡——即成功为转移电子器件。
产生转移电子效应所必须满足的条件:a)对于双能谷半导体,主能谷与次能谷的能量差ΔE要小于禁带宽度、但要大于热运动能量kT,而且电子在次能谷的有效质量>>主能谷的有效质量,同时上、下能谷的有效态密度之比>>1;b)外电场要使电子获得大于ΔE的足够能量,并且要能通过散射而提供一定的动量。电子在主能谷时迁移率为正,但当跃迁到次能谷后迁移率即变为负,同时正迁移率的大小要大于负迁移率的大小(一般约大10倍)。
转移电子效应的重要应用:制作转移电子器件(Transferred-Electron Devices,TED)。这就是利用半导体中电子从导带的主能谷往次能谷转移所产生的负阻来工作的一种微波有源器件。由于该器件完全是利用半导体内部的电子现象来工作的,不牵涉到表面和界面,故又称为体效应器件。依据器件有源区的长度、掺杂浓度和工作频率,可以有几种不同的工作模式,即Gunn畴渡越模式、Gunn畴延迟模式、Gunn畴淬灭模式、积累层渡越模式和限制空间电荷积累的模式。TED的输出微波功率略低于IMPATTD(雪崩渡越时间二极管),但是其噪声很低。[1]