EXPERIMENTAL STUDIES OF BALLISTIC TRANSPORT IN SEMICONDUCTORS

Résumé
Les effets rencontrés dans les T.E.C. à grille courte sur AsGa et In_0,53Ga_0,47As/InP montrent une certaine augmentation de la vitesse moyenne mais les longueurs électriques effectives sont supérieures à celles des grilles. Pour les dipoles courts N⁺ N N⁺ avec des longueurs électriques de grille de 0,36 µm, étudiés à la température ambiante, les valeurs de la densité de courant permettent de déduire une vitesse moyenne d'environ 4x10⁷ cm/s pour des polarisations de 0,35 à 0,50 V. A l'aide de résultats expérimentaux sur le seuil de l'effet Gunn à la température ambiante, on montrera que la distance moyenne entre l'émission de phonons optiques polaires est à peine supérieure à 1000 Å pour des valeurs de l'énergie des électrons de l'ordre de 0,1 eV et à 1500 Å pour des valeurs de l'énergie supérieures à 0,3 eV ; de plus l'angle le plus probable après diffusion est faible. Des barrières planaires dopées (PDB) sont présentées comme émetteurs et collecteurs d'électrons balistiques pour des vitesses de l'ordre de 10⁸ cm/s. En utilisant deux structures PDB mises dos à dos une injection balistique et des conditions de dérive peuvent être établies sur les bords opposés d'une base de type N pour des transistors VHF. En réduisant les dimensions du "peigne" aux limites de la photolithographie (0,75 µm), une fréquence maximum supérieure à 200 GHz est attendue pour de tels transistors. L'utilisation de peignes métalliques enterrés inférieurs au micron, une fréquence maximum supérieure à 1000 GHz est attendue.

Abstract
The effects encountered with short-gate FET's in GaAs and In^.53Ga^.47 As/InP show some enhancement of average velocity, but effective electrical lengths are much longer than the gates. When N⁺ N N⁺ short, two-terminal devices, with. 36 µm electrical length, are tested at room temperature, the current density values allow one to infer an average velocity of about 4x10⁷ cm/s for .35-.50 V bias. Using Gunn effect threshold experimental data at room temperature, it will be shown that the average distance between launching polar optical phonons is just over 1000 Å at electron energy values of ~.1 eV, and over 1500 Å at electron energy values of more than .3 eV and the most probable angle after scattering is small. Planar doped barrier (PDB) will be presented as ballistic electron launchers and collectors, for velocity near 1x10⁸ cm/s. Using closely-spaced PDB's back to back, a ballistic injection and drift condition can be set up on opposite sides of an N base region, for very high frequency transistors. By scaling the finger size to the limits of photolithography (.75 µm), over 200 GHz f_max is expected in such transistors in the near future. Using buried metal submicron base fingers, up to 1000 GHz f^max is eventually expected.