Investigation of the possibility of implementing a mid-frequency broadband swept-frequency generator based on the structure of semi-insulating gallium arsenide

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background and Objectives: In previous works, the authors of the article reported on the prospects of creating the functional microelectronic devices with wide functionality based on the semi-insulating gallium arsenide (GaAs) structures provided that they exhibit Gunn or recombination current instabilities. The aim of the work is to obtain a current oscillation frequency sweep based on the recombination current instability in semi-insulating gallium arsenide that occurs in strong electric fields. Materials and Methods: Experimental samples made by the basis of industrial GaAs epitaxial wafers. The cathode contact of the sample is a mesa structure, and the anode contact is a pressure point contact. The output signal of the sample is a voltage oscillation across the load resistor. The current oscillations frequency depends on the value of the power of the incident optical radiation in the visible or infrared ranges of the spectrum. The oscillations were caused by the recombination current instability in semi-insulating gallium arsenide in high electric fields. Results: When the current on the laser diode illuminating the surface of the sample has a sawtooth shape, a sweeping of the frequency of the sample’s output signal has been observed. The dependence of the frequency versus the lighting intensity contains a linear section within which the frequency change factor reaches 1.6 times, the frequency sweeping band is significantly greater than 1% of the maximum frequency of the operating range, and the amplitude of the generated signal changes by no more than 6%. Conclusion: The fundamental possibility of obtaining current oscillation frequency sweeps in the range of low, medium and high frequencies based on the recombination current instability in semi-insulating GaAs has been demonstrated. Thus, it can be argued that it is possible to create a primary generator as part of a sweep generator based on the proposed principle.

About the authors

Aleksandr Ivanovich Mikhailov

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0002-4158-9195
SPIN-code: 2491-0488
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Ilya Olegovich Kozhevnikov

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0001-8911-3084
SPIN-code: 5442-5056
Scopus Author ID: 56637928700
ResearcherId: ADC-2567-2022
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Anton V. Mitin

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0001-9638-427X
SPIN-code: 2659-3989
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

References

  1. Щука А. А. Электроника : учебное пособие / под ред. проф. А. С. Сигова. СПб. : БХВ-Петербург, 2006. 800 с.
  2. Бонч-Бруевич В. Л., Звягин И. П., Миронов А. Г. Доменная электрическая неустойчивость в полупроводниках. М. : Наука, 1972. 416 с.
  3. Пожела Ю. К. Плазма и токовые неустойчивости в полупроводниках. М. : Наука, 1977. 368 с.
  4. Федорченко А. М., Коцаренко Н. Я. Абсолютная и конвективная неустойчивость в плазме и твердых телах. М. : Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1981. 176 с.
  5. Кэррол Дж. СВЧ-генераторы на горячих электронах / пер. с англ. М. Е. Левинштейна, М. С. Шура ; под ред. Б. Л. Гельмонта. М. : Мир, 1972. 382 с.
  6. Левинштейн М. Е., Пожела Ю. К., Шур М. С. Эффект Ганна. М. : Сов. радио, 1975. 288 с.
  7. Шур М. С. Современные приборы на основе арсенида галлия / пер. с англ. ; под ред. М. Е. Левинштейна. М. : Мир, 1991. 632 с.
  8. Neumann A. Slow domains in semi-insulating GaAs // J. Appl. Phys. 2001. Vol. 90, № 1. P. 1–26. https://doi.org/10.1063/1.1377023
  9. Михайлов А. И., Митин А. В., Терентьева А. И. Особенности проявления ганновской и рекомбинационной неустойчивостей тока в высокоомных полупроводниках в условиях оптического воздействия // Полупроводниковая электроника и молекулярные нанотехнологии : сборник статей / под общ. ред. А. И. Михайлова. Саратов : ИЦ «Наука», 2013. С. 130–153.
  10. Михайлов А. И., Митин А. В., Кожевников И. О. Функциональный однокристальный преобразователь свет-частота на основе высокоомного n-GaAs // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2014. Т. 17, № 4. С. 64–69.
  11. Михайлов А. И., Митин А. В., Кожевников И. О. Особенности возникновения устойчивых колебаний тока большой амплитуды в длинных высокоомных планарно-эпитаксиальных структурах на основе арсенида галлия // Известия вузов. Радиоэлектроника. 2015. Т. 58, № 4. С. 59–64. https://doi.org/10.20535/S002134701504007X
  12. Винокуров В. И., Каплин С. И., Петелин И. Г. Электрорадиоизмерения : учебное пособие для радиотехн. спец. вузов / под ред. В. И. Винокурова. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Высшая школа, 1986. 351 с.
  13. Zutavern F. J., Glover S. F., Swalby M. E., Cich M. J., Mar A., Loubriel G. M., Roose L. D., White F. E. DC–Charged GaAs PCSSs for Trigger Generators and Other High-Voltage Applications // Transactions on Plasma Science. 2010. Vol. 38, iss. 10. P. 2708–2715. https:// doi.org/10.1109/TPS.2010.2049663

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».