Перенос носителей заряда в структурах из GaAs с глубокими центрами Fe, Cr и EL2 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Верхолетов Максим Георгиевич

• Верхолетов Максим Георгиевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Верхолетов Максим Георгиевич

ВВЕДЕНИЕ

1 Перенос носителей заряда в структурах из GaAs с глубокими донорными и акцепторными центрами

1.1 Структуры с глубокими центрами

1.2 Вольт-амперные характеристики лавинных S- диодов

1.3 Вольт-амперные характеристики детекторов ионизирующего излучения и фотоэлектрических разрядников

1.4 Механизмы сверхбыстрого переключения структур на основе GaAs

1.4.1 Лавинные S-диоды

1.4.2 Биполярные лавинные транзисторы из GaAs

1.4.3 Фотоэлектрические ключи HG PCSS на основе GaAs

1.4.4 Обострители из GaAs

1.5 Выводы по главе 1 и постановка задачи

2 Методика исследования структур из GaAs с глубокими центрами

2.1 Программный пакет автоматизированного проектирования Synopsys TCAD

2.1.1 Модуль Sentaurus Structure Editor (SDE)

2.1.2 Модуль Sentaurus Device (SDevice)

2.1.3 Модуль Sentaurus Visual (SVisual)

2.2 Исследуемые структуры из GaAs с глубокими центрами

2.2.1 Структуры n+-n-v-n-, n-n и rc-v-n-типа

2.2.2 Однородные структуры из GaAs с барьерными контактами (n- и p-типа) и однородные структуры из GaAs с барьерами Шоттки

2.3 Модели, используемые при моделировании в TCAD

2.3.1 Определение условий на электрических контактах для исследуемых

структур из GaAs

2.3.2 Модели подвижности носителей заряда в GaAs

2.3.3 Модель рекомбинации

2.3.4 Модель полевой зависимости сечения захвата БЬ2-центра

2.3.5 Модель ударной ионизации

2.4 Выводы по главе

3 Перенос носителей заряда в структурах, легированных примесями & и (или) Fe, создающими глубокие центры

3.1 Транспорт носителей заряда в стационарных условиях в лавинных 5-диодах на основе GaAs, легированного глубокой акцепторной примесью Fe

3.2 Механизм переключения лавинных 5-диодов на основе GaAs, легированного Сг и (или) Fe

3.3 Выводы по главе

4 Перенос носителей заряда в однородных структурах, содержащих примесь Сг и БЬ2-центры, с предельно высоким удельным сопротивлением

4.1 Транспорт носителей заряда в структурах из GaAs, содержащего Сг и EL2-центры, с барьерами Шоттки

4.2 Влияние барьерных контактов на механизм переноса носителей заряда в однородных структурах из GaAs, содержащих & и БЬ2-центры

4.3 Выводы по главе

5 Сверхбыстрое переключение фотопроводящих ключей из GaAs в нелинейном режиме

5.1 Статические вольт-амперные характеристики HG PCSS

5.2 Методика исследования динамики переключения HG PCSS

5.2.1 Экспериментальная часть

5.2.2 Численное моделирование

5.3 Особенности одномерной модели HG PCSS

5.4 Результаты экспериментальных и численных исследований HG PCSS

5.5 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Перенос носителей заряда в структурах из GaAs с глубокими центрами Fe, Cr и EL2»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Арсенид галлия (GaAs), легированный глубокими примесями, используется для изготовления ряда приборов, а также в качестве подложечного материала СВЧ-электроники. Среди наиболее значимых приборов можно выделить детекторы ионизирующих излучений и заряженных частиц, высокоэффективные приёмники ультрафиолетового диапазона, сверхбыстрые лавинные переключатели (лавинные S-диоды и фотоэлектрические ключи HG PCSS - high-gain photoconductive semiconductor switch). Перечисленные приборы представляют большой интерес для прикладной физики, вследствие чего ранее было положено много усилий на экспериментальное исследование их характеристик, а также разработку технологических основ их изготовления.

На сегодняшний день можно уверенно сказать, что ранее использованный эмпирический подход в улучшении параметров данных приборов полностью исчерпал свои возможности. Дальнейшая оптимизация их характеристик требует детального численного анализа процессов, протекающих в них, с использованием современных программных пакетов проектирования. Стоит уточнить, что классические для физики полупроводников задачи поиска и исследования механизмов переноса заряда так и не были решены для приборов из компенсированного GaAs (среди таких задач можно выделить расчет распределений напряженности электрического поля, потенциала, концентраций локализованных и свободных носителей заряда). Ранее решение подобных задач было связано с необходимостью разработки программного кода высокой сложности. Однако, начиная с 2000-ых годов на рынке программного обеспечения появились новые продукты, которые стали широко использоваться как в исследованиях, так и в технологических разработках. В настоящей работе предложено использовать современное программное обеспечение (Sentaurus TCAD, производитель - Synopsys, США) для моделирования приборов из GaAs с глубокими уровнями. Полученные в ходе исследования расчетные данные позволят глубже понять процессы переноса заряда, а также предложить пути

оптимизации детекторов широкого диапазона излучений и сверхбыстрых лавинных переключателей.

Степень разработанности темы исследования. К моменту начала диссертационной работы проведено достаточное количество экспериментальных работ, результаты которых могут быть использованы для сравнения с расчетными данными. Измерены вольт-амперные характеристики структур для лавинных 5-диодов, детекторов ионизирующих излучений и фотопроводящих нелинейных переключателей. Предложены аналитические модели для описания протекания тока в структурах, которые, однако, не учитывают перезарядку глубокой акцепторной примеси.

Для детекторов ионизирующих излучений, изготовленных на основе GaAs, содержащего глубокий донор БЬ2, проведено численное моделирование, позволяющее с высокой степенью точности предсказывать их характеристики. Обнаружен эффект образования статического домена у катода вследствие полевой зависимости сечения захвата электронов. Результаты данных численных расчетов могут быть использованы для верификации новых моделей, учитывающих наличие глубокой акцепторной примеси.

Численное моделирование динамики переключения фотопроводящих переключателей HG PCSS проведено ранее без учета используемых легирующих примесей; не установлены условия наблюдения сверхбыстрого переключения, что требует проведения детального экспериментального исследования и сравнительного моделирования с использованием различных моделей полевой зависимости подвижности электронов.

В диссертационной работе объектом исследования являются полупроводниковые структуры на основе GaAs, содержащего глубокие центры.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является теоретическое исследование механизмов протекания тока в структурах из GaAs с глубокими центрами Fe и (или) БЬ2, используемых для изготовления лавинных 5-диодов, детекторов ионизирующих излучений и фотопроводящих коммутаторов HG PCSS.

Задачи работы:

1. Разработка и уточнение моделей лавинных диодов и структур с активной областью большой толщины (детекторов и HG PCSS), учитывающих наличие глубоких центров Сг, Fe и (или) EL2, перезарядку ловушек в условиях протекания стационарного тока.

2. Проведение моделирования транспорта носителей заряда в лавинных 5-диодах и расчет статических вольт-амперных характеристик до напряжений, соответствующих лавинному пробою. Выявление закономерностей формирования вольт-амперных характеристик на основе анализа профилей распределения напряженности поля и плотности заряда в активной области структур при различных поданных напряжениях.

3. Проведение моделирования транспорта носителей заряда в структурах с активной областью большой толщины (более 500 мкм: детекторах ионизирующих излучений и HG PCSS) и расчет статических вольт-амперных характеристик. Выявление закономерностей формирования вольт-амперных характеристик для структур с различными типами контактов (на основе анализа профилей распределения напряженности поля и плотности заряда в активной области структур при различных поданных напряжениях).

4. Разработка модели фотопроводящего коммутатора HG PCSS, учитывающей наличие глубоких уровней, излучательной и оже-рекомбинации, а также различных полевых зависимостей подвижности электронов. Проведение сравнительного моделирования динамики переключения HG PCSS при учете различных полевых зависимостей подвижности электронов.

Методология и методы исследования. В подавляющем объеме диссертационная работа связана с расчетами электрофизических характеристик полупроводниковых структур и имеет дело с разработкой численных моделей и моделированием в среде TCAD Sentaurus. Все экспериментальные данные, представленные в работе, используются для сравнения с данными расчетов (взяты из литературных источников или предоставлены коллективом лаборатории, в которой проводились исследования в рамках диссертации).

Все используемые модели являются одномерными с шагом сетки, который выбирался из простого условия: он должен быть меньше наблюдаемых неоднородностей (варьировался от 10 нм до 1 мкм). Для проведения расчетов статических характеристик использован гидродинамический подход, в ходе которого решается система уравнений Пуассона, уравнений непрерывности для электронов и дырок, уравнений энергетического баланса (позволяющих рассчитать температуру электронов и дырок). Для решений динамических задач использовался диффузионно-дрейфовый подход (уравнения баланса не рассчитывались).

Построены модели структур для лавинных 5-диодов (п+-п-и-п, п-и-п и п-п-типа), легированных хромом и (или) железом, структур с широкой однородно легированной /-областью для детекторов ионизирующих излучений и фотопроводящих ключей HG PCSS (М-/-М, р-/-п, пч-п ир-/-р-типов).

Отличительной особенностью работы является учет глубоких центров, перезарядка которых рассчитывалась через функцию заполнения (через баланс между темпами захвата и выброса носителей). В моделях использованы параметры глубоких центров Бе и БЬ2, взятые из литературных источников. Для решения статических задач использована полевая зависимость подвижности электронов без учета междолинных переходов, для динамической задачи рассмотрены две различные полевые зависимости подвижности с учетом междолинных переходов электронов.

Предметом исследований в диссертационной работе является перенос электронов и дырок в компенсированных структурах из арсенида галлия с глубокими донорными центрами EL2 и (или) глубокими акцепторными центрами Сг и Fe.

В результате выполнения поставленных в диссертационной работе задач были сформулированы следующие научные положения, выносимые на защиту:

1. Лавинный пробой электронно-дырочных переходов диодов из GaAs, полученных компенсацией мелкой донорной примеси и глубоким акцептором (хромом или железом), сопровождается расширением области пространственного

заряда в сторону п-слоя и снижением максимальной напряженности электрического поля, что связано с захватом лавинных дырок на отрицательно заряженные глубокие акцепторы (хрома или железа).

2. Нелинейный вид вольт-амперных характеристик высокоомных структур из GaAs с толщиной активной области 0.6 - 10 мм, однородно легированных мелкой донорной примесью и глубоким акцептором хромом так, что концентрация хрома превышает концентрацию мелкого донора, связан со сменой типа проводимости активной области структур при увеличении поданного напряжения изменения функции заполнения глубоких уровней хрома.

3. Сверхбыстрое переключение нелинейных фотопроводящих переключателей из GaAs (НО PCSS), легированного глубокой примесью хрома, при котором время переключения оказывается меньше времени пролета носителей через активную область с максимальной скоростью, протекает по механизму коллапсирующих доменов сильного электрического поля и объясняется с учетом снижения скорости электронов при увеличении напряженности с 25 до 600 кВ/см.

Степень достоверности результатов исследования. Моделирование проведено на основе решения итерационным методом Ньютона стандартных уравнений, используемых в классических задачах физики полупроводников: уравнений Пуассона и непрерывности для электронов и дырок. Полученные численные результаты хорошо согласуются с известными в литературе теоретическими и экспериментальными данными.

Достоверность первого положения обусловлена анализом эволюции профиля напряженности электрического поля при изменении поданного напряжения в структуре лавинного 5-диода. При увеличении приложенного напряжения за счет перезарядки глубоких центров область пространственного заряда расширяется в сторону более высокоомной п-области, формируя широкую область и-типа. Увеличение напряжения приводит к росту концентрации электронов (увеличивается на 7 - 8 порядков относительно равновесного значения), при этом формируется широкая область пространственного заряда с

почти равномерным распределением ионов и суммарным положительным зарядом.

Достоверность второго положения обусловлена тем, что в структурах, где исходный тип проводимости электронный, с увеличением напряжения наблюдается инверсия типа проводимости (концентрация электронов уменьшается на 4 порядка относительно равновесного значения и становится меньше концентрации дырок). В результате на вольт-амперной характеристике появляется нелинейный участок.

Достоверность положения 3 обусловлена тем, что на временной эволюции напряженности электрического поля в структуре HG PCSS наблюдается формирование множества доменов сильного электрического поля с амплитудой более 400 кВ/см, что хорошо согласуется с представленными в литературе данными.

Научная новизна. Новизну основных результатов диссертационной работы, можно сформулировать в виде следующих пунктов:

1. В работе впервые с помощью численной модели показано, что для лавинных 5-диодов в условиях ударной ионизации захват дырок в первую очередь происходит в п-области, и это приводит к расширению области пространственного заряда. Ранее предполагалось, что захват дырок в данных структурах должен происходить в у-области, вследствие чего должно происходить сужение области пространственного заряда и формирование 5-участка на обратной ВАХ. Полученный результат позволил предложить иную гипотезу сверхбыстрого переключения лавинных 5-диодов.

2. Для однородно легированных структур GaAs с барьерами Шоттки показано, что нелинейность ВАХ не связана с эффектом выпрямления на контактах. Установлено, что ВАХ в таких структурах формируется за счет процессов, протекающих в объеме детекторных структур, которые, в свою очередь, обусловлены изменением условий в ходе перезарядки глубоких уровней.

3. Впервые проведены численные расчеты вольт-амперных характеристик барьерных структур из GaAs с широкой областью /-типа (р-/-п, п-/-п, р-/-р, ширина

/-области от 0.6 до 10 мм). Установлено, что для рабочих напряжений

11 3

концентрация нескомпенсированных ионов не превышает ~ 2 ■ 10 см- , что на несколько порядков меньше концентрации легирующих примесей. Это, в свою очередь, приводит к расширению области пространственного заряда на всю активную область при относительно малых поданных напряжениях (600 мкм при напряжении не более 10 - 30 В).

4. Впервые предложена одномерная модель нелинейного фотопроводящего ключа НО РСББ при засветке в планарной геометрии. В модели в проводящем канале выделяются две области: область фотопроводимости (РН) и область лавинной генерации по механизму коллапсирующих доменов Обоснована возможность использования одномерной модели для исследования динамики переключения НО РСББ, которая предполагает равенство поперечного сечения проводящих каналов РН и ^

Теоретическая и практическая значимость исследования. В целом теоретическая значимость диссертационной работы заключается в новом подходе к исследованию структур с глубокими уровнями. Попытка учета перезарядки глубоких уровней в ходе численного решения задач для известных ранее структур позволила обнаружить новые механизмы протекания тока и предложить новые гипотезы, которые в дальнейшем будут проверены в ходе дополнительных исследований. Полученные новые знания позволят оптимизировать технологию изготовления целого ряда переключающих приборов сильноточной электроники, разработать новые устройства коммутирования высокой мощности.

Практическая значимость результатов заключается в возможности их использования при проектировании следующих устройств:

1. Сверхширокополосных радиолокационных систем.

2. Электронно-оптических камер ^геак-камер).

3. Драйверов накачки полупроводниковых лазеров для современных оптических дальномеров и малогабаритных твердотельных лидаров.

4. Электрооптических затворов.

5. Триггеров для газовых разрядников и тиристоров, работающих в режиме распространения волны ударной ионизации.

Личный вклад автора. Личное участие автора состояло в планировании исследований; изучении и анализе литературы по теме диссертации; разработке численных моделей исследуемых в данной работе структур; обработке и анализе полученных данных; написании и участии в написании тезисов и научных статей; представлении результатов на ведущих российских и международных конференциях.

Апробация результатов исследования. Результаты научной работы были представлены на следующих научных конференциях: 7th International School and Conference on Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures «Saint Petersburg OPEN 2020» (Санкт-Петербург, 2020); XVIII Российская студенческая научная конференция «Физика твердого тела» (Томск, 2022); XLVII Международная научно-практическая конференция «Advances in Science and Technology» (Москва, 2022); XLVIII Международная научно-практическая конференция «Advances in Science а^ Technology» (Москва, 2022); 2nd International Conference «Problems of Informatics, Electronics and Radio Engineering (PIERE 2022)» (Новосибирск, 2022).

Публикации по теме диссертации. По основным результатам проведенного исследования опубликовано 5 статей в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (из них 2 статьи в зарубежных научных журналах, входящих в Web of Science, 3 статьи в российских научных журналах, переводные версии которых входят в Web of Science).

Структура диссертационной работы. Диссертация изложена на 119 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, заключения, списка сокращений и списка литературы, включающего 103 наименования, из них 61 - на иностранном языке. Работа иллюстрирована 51 рисунком.

1 Перенос носителей заряда в структурах из СаАэ с глубокими донорными и

акцепторными центрами

В настоящей главе приводится аналитический обзор литературных данных по свойствам структур из GaAs, содержащего глубокие донорные и акцепторные центры. Среди всех возможных глубоких центров выбран один тип донорных (собственный структурный дефект - БЬ2-центр) и два типа акцепторных -(примеси хрома и железа). Выбор обусловлен практической значимостью структур с центрами БЬ2, Сг и Бе; они применяются для изготовления детекторов ионизирующих излучений и лавинных коммутирующих приборов силовой импульсной электроники (фотопроводящих коммутаторов и лавинных 5-диодов). Наибольшее внимание уделено анализу механизмов протекания тока в таких структурах.

1.1 Структуры с глубокими центрами

Исследования структур GaAs с глубокими центрами ведутся различными научными группами с 60-х годов прошлого века. К настоящему моменту в GaAs идентифицировано более 30 типов глубоких центров, возникающих в процессе роста, энергетические уровни которых почти поровну разделены между верхней и нижней половинами запрещенной зоны. Глубокие центры могут действовать как ловушки носителей заряда, центры рекомбинации или центры рассеяния, оказывая большое влияние на электронные свойства материала, даже если их концентрация намного меньше концентрации носителей. Ловушки, которые образуются в процессе роста GaAs, открытые до 1977 года, были описаны авторами работ [1] и [2]. Символы EL и НЬ, предложенные этими авторами для ловушек электронов и дырок соответственно, стали общепринятыми.

На сегодняшний день наиболее исследованной ловушкой в GaAs является глубокий донорный БЬ2-центр, который является антиструктурным дефектом AsGa. Наибольший интерес к вышеупомянутому глубокому центру обусловлен

тем, что путем контролируемого создания собственных антиструктурных дефектов, выступающих в роли глубоких доноров (EL2), можно получать высокое

п

удельное сопротивление образца ~ (1 - 5) ■ 10 Омсм [3]. Современные методы изготовления нацелены на то, чтобы донорный центр (EL2) присутствовал в кристалле в достаточно большой концентрации, чтобы полностью компенсировать более мелкие уровни дефектов, возникающих в результате роста. Особенностью данной ловушки является специфическая зависимость сечения захвата электронов от напряженности поля, которая была описана авторами работ [4-6] и которая должна учитываться при рассмотрении процессов, протекающих в электрических полях с напряженностью свыше 10 кВ/см. Такая напряженность электрического поля соответствует, например, рабочему режиму фотопроводящих сверхбыстрых ключей HG PCSS на основе GaAs с глубоким донорным центром EL2, применяемых в силовой импульсной электронике [7].

В 1964 году была опубликована одна из первых работ по созданию

о

полуизолирующего GaAs с удельным сопротивлением ~ 10 Ом-см путем легирования GaAs глубокой акцепторной примесью Сг [8]. Спустя пару лет - с 1966 года сотрудники СФТИ ТГУ (г. Томск) стали проводить активные исследования диффузии глубоких акцепторных примесей Fe и Сг в GaAs, в результате достигнув предельно высоких удельных сопротивлений порядка ~ 109 Омсм [9]. Введение глубоких акцепторных примесей позволило создавать новые приборы [10-18] (лавинные S-диоды, фотоприемники широкого спектрального диапазона, детекторы ионизирующего излучения) с уникальными свойствами, которые не имеют прямых аналогов. Большую перспективу имеют ключи (лавинные S-диоды) для генерации токовых импульсов в схемах импульсного питания малогабаритных твердотельных лидаров, так как они не требуют высокой стабильности (при использовании времяпролетных (ToF - time of flight) методов) и способны работать на низкоомную нагрузку с более высокой эффективностью по сравнению с известными обострителями или размыкателями тока на основе кремния. Ключи повышенной мощности (фотоэлектрические HG PCSS) планируется использовать в качестве твердотельных разрядников в

экспериментальных установках физики высоких энергий - ступенях линейного трансформатора (LTD - linear transformer driver) [8]. Основными преимуществами данных ключей перед традиционными газовыми разрядниками являются повышенная надежность, стабильность и количество переключений, которое увеличено на несколько порядков.

Ключевой характеристикой описанных приборов является вольт-амперная характеристика (ВАХ). Именно анализ ВАХ позволяет выявить механизмы токопереноса в стационарных условиях.

1.2 Вольт-амперные характеристики лавинных ^-диодов

В литературе представлены публикации группы ученых [10-18], где подробно описаны ВАХ лавинных S-диодов, изготавливаемых для разных задач, на основе GaAs, легированного глубоким акцептором Fe, либо глубоким акцептором Cr, либо Fe и Cr одновременно. Для описания функциональной зависимости ВАХ лавинных S-диодов (рисунок 1.1) принято разбивать на 4 участка.

Зависимость тока от напряжения на первом участке носит линейный характер I ~ U. В области напряжений от 0.1 до 10 В зависимость тока от напряжения описывается степенной зависимостью (I ~ Um) с показателем m < 0.5. На этих участках ток формируется за счет генерационно-рекомбинационных процессов в области пространственного заряда (ОПЗ) обратно-смещенного p-n-перехода [19] и описывается выражением:

J _ е-щ-W-A (1.1)

2т t

где е - элементарный заряд,

П - собственная концентрация носителей заряда в полупроводнике, А - площадь электронно-дырочного перехода, Т - время жизни собственных носителей заряда,

Ж - ширина ОПЗ, которая зависит от напряжения как Ж ~ и™, где т < 0.5.

Третий участок ВАХ при и = 10 - 50 В связывают с термополевой ионизацией глубоких уровней и расширением ОПЗ в п-область [20]. На данном участке наблюдается экспоненциальная зависимость тока от напряжения I ~ ехр(а ■ и1/4), где а - коэффициент, зависящий от температуры и концентрации носителей заряда [20].

Рисунок 1.1 - Вольт-амперная характеристика при обратном смещении п-у-п-структуры, полученной диффузией Бе в ОаЛБ [20]

Четвёртый участок экспоненциального роста тока от напряжения I ~ и • ехр(ц), где коэффициент ц так же является функцией температуры и концентрации носителей, авторы работ связывают с развитием микроплазменного пробоя [18,20]. Их количество экспоненциально возрастает с приложенным напряжением. Такой же эффект наблюдался и в структурах на основе [21].

Так же на ВАХ лавинного 5-диода после переключения в открытое проводящее состояние присутствует участок отрицательного дифференциального сопротивления (ОДС), что является его отличительной особенностью. Перенос носителей в данных приборах может быть хорошо описан даже в аналитическом виде, но только для стационарного режима, соответствующего закрытому

состоянию. Механизмы переноса в режиме переключения и в открытом состоянии однозначно не установлены. Механизмы сверхбыстрого переключения подобных структур далее будут рассмотрены этой главе.

1.3 Вольт-амперные характеристики детекторов ионизирующего излучения и

фотоэлектрических разрядников

Увеличение мощности современных источников рентгеновского излучения значительно повышало требования к эффективности регистрации излучения и радиационной стойкости датчиков, а также их способности работать в условиях интенсивного ионизирующего излучения. В связи с этим в СФТИ ТГУ велись разработки и исследования детекторов рентгеновского излучения нового поколения, отвечающих современным требованиям.

Исследования [22] показали, что высокоомный арсенид галлия, компенсированный глубоким акцептором Сг (НК GaAs:Cг) является перспективным для создания радиационно-стойких и быстродействующих детекторов для цифровых систем регистрации и визуализации рентгеновского излучения в широком диапазоне энергий. Важным отличием НК GaAs:Cг-структур от традиционных ЬЕС БЛ-ОаЛБ (компенсированных БЬ2-центрами) является однородное распределение напряженности поля и отсутствие токовых осцилляций [22]. Структуры такого типа не имеют аналогов, обладают предельно высоким удельным сопротивлением (до 109 Ом см); толщина чувствительной области может превышать 1 мм; они имеют большое время жизни неосновных носителей заряда [23]. Однако ранее не было установлено, какие процессы приводят к нелинейности ВАХ и неоднородности электрического поля в структурах, компенсированных Сг (в ряде случаев нелинейность наблюдается в эксперименте). Не установлены и технологические параметры, влияющие на степень нелинейности ВАХ. Имеющиеся аналитические модели описывают подобные структуры как последовательное соединение встречно включенных

барьеров Шоттки (создающих запорные слои) со стороны анода и катода, а также объемного сопротивления компенсированного материала детектора [24, 25]. Как упоминалось ранее, такое представление не учитывает особенностей перезарядки глубоких центров Сг и EL2. Не представлено в литературе и данных о влиянии типа барьерных слоев на однородность распределения электрического поля и, как следствие, на линейность ВАХ.

Перспективным прибором на основе GaЛs с глубокими центрами является фотоэлектрический ключ HG PCSS. Это наиболее мощный из известных GaAs приборов силовой импульсной электроники. В схемах импульсной генерации данный ключ выступает в роли блокирующего до тех пор, пока на него не поступит импульс оптической засветки с пороговой плотностью мощности. При засветке ключ переходит из закрытого в открытое состояние.

Для изучения механизма протекания тока в подобных структурах необходимо исследовать их вольт-амперные характеристики. Для двух типов приборов с однотипными контактами (детекторов и HG РСББ) ВАХ симметрична в прямом и обратном включении (рисунок 1.2).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Верхолетов Максим Георгиевич, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Martin G. M. Electron traps in bulk and epitaxial GaAs crystals / G. M. Martin, A. Mitonneau, A. Mircea // Electronics Letters. - 1977. - Vol. 7, № 13. - P. 191-193.

2 Mitonneau A. Hole traps in bulk and epitaxial GaAs crystals / A. Mitonneau, G. M. Martin, A. Mircea // Electronics Letters. - 1977. - Vol. 22, № 13. - P. 666-668.

3 Mitonneau A. Electron and hole capture cross-sections at deep centers in gallium arsenide / A. Mitonneau, A. Mircea, G. M. Martin and D. Pons // Revue de physique appliquée. - 1979. - Vol. 14, № 10. - P. 853-861.

4 Cola A. An extended drift-diffusion model of semi-insulating и-GaAs Schottky-barrier diodes / A. Cola, L. Reggiani and L. Vasanelli // Semiconductor science and technology. - 1997. - Vol. 12, № 11. - P. 1358.

5 Bonilla L. L. Determination of EL2 capture and emission coefficients in semi-insulating «-GaAs / L. L. Bonilla, P. J. Hernando, M. Kindelan, and F. Piazza // Applied Physics Letters. - 1999. - Vol. 74, № 7. - P. 988-990.

6 Piazza F. Electric field dependent EL2 capture coefficient in semi- insulating GaAs obtained from propagating high field domains / F. Piazza, P. C. M. Christianen, J. C. Maan // Applied Physics Letters. - 1996. - Vol. 69, № 13. - P. 1909-1911.

7 Liang T. Design of the 500ka linear transformer driver stage / T. Liang, F. Sun, X. Jiang, Z. Zhang, J. Yin, Z. Wang and A. Qiu // Proceedings of IPAC2013, Shanghai, China. - 2013.

8 Cronin G. R. The Preparation of Semi- Insulating Gallium Arsenide by Chromium Doping / G. R. Cronin, R. W. Haisty // Journal of the Electrochemical Society. - 1964. - Vol. 111, № 7. - P. 874.

9 Хлудков С. С. Диффузия примесей и диффузионные p-n переходы в арсениде галлия : дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.10 / Станислав Степанович Хлудков ; Томский гос. ун-т. - Томск, 1966. 221 с.

10 Прудаев И. А. Диффузионные структуры на основе арсенида галлия, легированного Fe и Cr : дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.10 / Илья Анатольевич Прудаев ; Томский гос. ун-т. - Томск, 2009. - 194 с.

11 Исследование физических процессов в структурах с тонкими компенсированными слоями и разработка лавинных 5-диодов пикосекундного диапазона «Триггер» (заключительный): Отчет / СФТИ; рук. НИР С. С. Хлудков -№ Г.Р. 01840052740. - Томск, 1986. - 101 с.

12 Приходько Г. Л. Разработка и исследование быстродействующих 5-диодов на основе компенсированного GaAs : дис. ... канд. техн. наук : 01.04.10 / Геннадий Лаврентьевич Приходько ; Томский гос. ун-т. - Томск, 1979. - 226 с.

13 Электрические характеристики 5-диодов на основе арсенида галлия с примесью железа с отрицательным сопротивлением при обратном смещении / Е. В. Божкова [и др.] // Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. - 1980. - Вып. 8 (143). - С. 59-65.

14 Фукс Г. М. Исследование электрических и фотоэлектрических свойств диодных структур на основе арсенида галлия, легированного примесями с глубокими уровнями (Мп, Fe) : дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.10 / Галина Михайловна Фукс ; Томский гос. ун-т. - Томск, 1983. - 224 с.

15 Диамант В. М. Исследование электрических, фото и тензоэлектрических явлений в арсенид-галлиевых диодных структурах, содержащих центры с глубокими уровнями (радиационные дефекты, железо) : дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.10 / Валерий Михайлович Диамант ; Томский гос. ун-т. - Томск, 1983. - 272 с.

16 Гаман В. И. Вольт-амперные характеристики диодных структур на основе арсенида галлия, компенсированного марганцем или железом / В. И. Гаман // Изв. вузов. Физика. - 1983. - Т. 26, № 10. - С. 79-95.

17 Хлудков С. С. Арсенид-галлиевые лавинные 5-диоды / С. С. Хлудков // Изв. вузов. Физика. - 1983. - Т. 26, № 10. - С. 67-78.

18 Толбанов О. П. Вольтамперные характеристики арсенид-галлиевых п-у-п- структур, легированных Fe и в области сильных электрических полей / О. П. Толбанов, С. С. Хлудков // Физика и техника полупроводников. - 1986. - Т. 20, № 11. - С. 2072-2077.

19 Sah Chih-Tang. Carrier Generation and Recombination in p-n -junction and p-n -junction characteristics / Chih-Tang Sah, Robert N. Noyce, William Shockley // Proceedings of the IRE. P. - 1957. - № 9. - P. 1228-1239.

20 Толбанов О. П. Исследование и разработка арсенид-галлиевых лавинных S-диодов : дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.10 / Олег Петрович Толбанов ; Томский гос. ун-т. - Томск, 1986. - 211 с.

21 Грехов И. В., Сережкин Ю. Н. Лавинный пробой p-n- перехода в полупроводниках. - Л.: Энергия, Ленинград. отделение, 1980. - 152 с.

22 Толбанов О. П. Детекторы ионизирующих излучений на основе компенсированного арсенида галлия / О. П. Толбанов // Вестник ТГУ. Серия «Физика». - 2005. - № 285. - С. 155-163.

23 Tyazhev A. V. GaAs radiation imaging detectors with an active layer thickness up to 1 mm / A. V. Tyazhev, D. L. Budnitsky, O. B. Koretskay, [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 2003. - Vol. 509, № 1-3. - P. 34-39.

24 Veale M. C. Chromium compensated gallium arsenide detectors for X-ray and y-ray spectroscopic imaging / M. C. Veale, S. J. Bell, D. D. Duarte, ... and A. N. Zarubin // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 2014. - Vol. 752. - P. 6-14.

25 Kolesnikova I. Temperature dependencies of current-voltage characteristics of GaAs: Cr / I. Kolesnikova, A. Lozinskaya, T. Mihaylov, [et al.] // Journal of Instrumentation. - 2016. - Vol. 11, № 03. - P. C03059.

26 Tyazhev A. Investigation of the current-voltage characteristics, the electric field distribution and the charge collection efficiency in X-ray sensors based on chromium compensated gallium arsenide / A. Tyazhev, V. Novikov, O. Tolbanov, A. Zarubin, M. Fiederle, and E. Hamann // Hard X-Ray, Gamma-Ray, and Neutron Detector Physics XVI. - SPIE, 2014. - Vol. 9213. - P. 66-77.

27 Vainshtein S. N. Ultrahigh field multiple Gunn domains as the physical reason for superfast (picosecond range) switching of a bipolar GaAs transistor / S. N. Vainshtein, V. S. Yuferev, J. T. Kostamovaara // Journal of Applied Physics. -2005. - Vol. 97, № 2. - P. 024502.

28 Каримбаев Д. Д. Разработка GaAs диодов и их применение в импульсной технике / Д. Д. Каримбаев [и др.] // Электронная промышленность. - 1993. - № 9.

- С. 62-70.

29 Полупроводниковые приборы. Сверхвысокочастотные диоды. Справочник / Под ред. Б. А. Наливайко. - Томск : МГП «РАСКО», 1992. - 223 с.

30 Пикосекундная импульсная техника / Под ред. В. Н. Ильюшенко. - М. : Энергоатомиздат, 1993. - 368 с.

31 Zhao H. Avalanche injection model for the lock- on effect in III- V power photoconductive switches / H. Zhao, P. Hadizad, J. H. Hur and M. A. Gundersen // Journal of Applied Physics. - 1993. - Vol. 73, № 4. - P. 1807-1812.

32 Исследование и разработка физических принципов создания быстродействующих арсенид-галлиевых лавинных ^-диодов с управляющим электродом «Символ» (заключительный): Отчет / СФТИ; рук. НИР С. С. Хлудков.

- № Г.Р. 01860047133. - Томск, 1988. - 131 с.

33 Хлудков С. С. Арсенид-галлиевый лавинный S-диод на основе n+-n-v-n -структуры / С. С. Хлудков, О. П. Толбанов, А. В. Корецкий // Изв. вузов. Физика.

- 1986. - Т. 29, № 4. - С. 54-58.

34 Хлудков С. С. Механизм высокоскоростного переключения в арсенид-галлиевых структурах с глубокими центрами / С. С. Хлудков, О. П. Толбанов // Физика и техника полупроводников. - 1992. - Т. 26, № 2. - С. 386-389.

35 Haitz R. H. Variation of junction breakdown voltage by charge trapping / R. H. Haitz // Physical Review. - 1965. - Vol. 138, № 1A. - P. A260.

36 Кузьмин В. А. Теория вольтамперной характеристики р+-/-п+-структуры из компенсированного полупроводника в режиме лавинного пробоя / В. А. Кузьмин, А. С. Кюрегян // Радиотехника и электроника. - 1975. - Т. 20, № 7.

- С. 1449-1456.

37 Прудаев И. А. Транспорт носителей заряда и перезарядка глубоких уровней в структурах для лавинных S-диодов на основе GaAs / И. А. Прудаев, М. Г. Верхолетов, А. Д. Королёва и О. П. Толбанов // Письма в ЖТФ. - 2018. - Т. 44, № 11. - С. 21-29.

38 Prudaev I. A. The Mechanism of Superfast Switching of Avalanche S-Diodes Based on GaAs Doped With Cr and Fe / I. A. Prudaev, V. L. Oleinik, T. E. Smirnova, V. V. Kopyev, M. G. Verkholetov, E. V. Balzovsky, O. P. Tolbanov // IEEE Transactions on Electron Devices. - 2018. - Vol. 65, № 8. - P. 3339-3344.

39 Vainshtein S. N. et al. Multistreamer regime of GaAs thyristor switching / S. N. Vainshtein, A. J. Kilpela, J. T. Kostamovaara, R. A. Myllyla, S. U. Starobinets, and J. V. Zhilyaev // IEEE transactions on electron devices. - 1994. - Vol. 41, № 8. - P. 1444-1450.

40 Vainshtein S. N. Avalanche transistor operation at extreme currents: Physical reasons for low residual voltages / S. N. Vainshtein, V. S. Yuferev, J. T. Kostamovaara // Solid-State Electronics. - 2003. - Vol. 47, № 8. - P. 1255-1263.

41 Vainshtein S. Terahertz emission from collapsing field domains during switching of a gallium arsenide bipolar transistor / S. Vainshtein, J. Kostamovaara, V. Yuferev, W. Knap, A. Fatimy, and N. Diakonova // Physical review letters. - 2007. -Vol. 99, № 17. - P. 176601.

42 Корольков В. И. Токовая и временная зависимости остаточного напряжения во включенном состоянии фотонно-инжекционных импульсных коммутаторов / В. И. Корольков, Н. Ю. Орлов, А. В. Рожков, Ф. Ю. Солдатенков, М. Н. Степанова // Физика и техника полупроводников. - 1995. - Т.29, № 3. - С. 400-404.

43 Берман Л. С. Глубокоуровневые центры в нелегированных слоях p-GaAs, выращенных методом жидкофазной эпитаксии / Л. С. Берман, В. Г. Данильченко, В. И. Корольков, Ф. Ю. Солдатенков // Физика и техника полупроводников. -2000. - Т. 34, № 5. - С. 558-561.

44 Данильченко В. Г. Тиристоры на основе гетероструктур GaAs- AlGaAs с полностью оптической связью / В. Г. Данильченко, В. И. Корольков,

С. И. Пономарев, Ф. Ю. Солдатенков // Физика и техника полупроводников. -2011. - Т. 45, № 4. - С. 524-527.

45 Вайнштейн С. Н. Визуализация процесса субнаносекундного переключения арсенидгаллиевых диодных структур / С. Н. Вайнштейн, Ю. В. Жиляев, М. Е. Левинштейн // Письма в ЖТФ. - 1988. - Т.14, № 16. -С.1526-1530.

46 Грехов И. В. Мощный полупроводниковый обостритель импульсов с субнаносекундным быстродействием / И. В. Грехов, А. Г. Люблинский, Ш. А. Юсупова // Журнал технической физики. - 2017. - Т. 87, № 5. - С. 793-796.

47 Rodin P. Theory of superfast fronts of impact ionization in semiconductor structures / P. Rodin, U. Ebert, A. Minarsky, I. Grekhov // Journal of Applied Physics. -2007. - Vol. 102, № 3. - P. 034508.

48 Кюрегян А. С. О механизме пробоя p-n- переходов при больших скоростях нарастания обратного напряжения / А. С. Кюрегян // Письма в ЖТФ. -2005. - Т.31, № 24. - С. 11-19.

49 Кюрегян А. С. Линейная стадия эволюции электронно-дырочных лавин в полупроводниках / А. С. Кюрегян // Физика и техника полупроводников. - 2008. -Т.42, № 1. - С. 23-30.

50 Кюрегян А. С. Эволюция электронно-дырочных лавин и стримеров в непрямозонных полупроводниках / А. С. Кюрегян // журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2009. - Т.136, № 5(11). - С. 962-983.

51 Грехов И. В. Формирование субнаносекундных перепадов тока при задержке пробоя кремниевых p-n- переходов / И. В. Грехов, А. Ф. Кардо-Сысоев // Письма в ЖТФ. - 1979. - Т.5, - № 15. - С. 950-953.

52 Грехов И. В. Мощные полупроводниковые обострители субнаносекундного диапазона / И. В. Грехов, А. Ф. Кардо-Сысоев, С. В. Шендерей // Приборы и техника эксперимента. - 1981. - № 4. - С. 135-136.

53 Vainshtein S. N. Analyses of the picosecond range transient in a high-power switch based on a bipolar GaAs transistor structure / S. N. Vainshtein, V. S. Yuferev,

J. T. Kostamovaara // IEEE transactions on electron devices. - 2005. - Vol. 52, № 12. -P. 2760-2768.

54 Yamashita S. A new type of pulse-generating diode in GaAs / S. Yamashita, Y. Hosokawa, T. Anbe, and T. Nakano // Proceedings of the IEEE. - 1970. - Vol. 58, № 8. - P. 1279-1280.

55 Williamson S. Laser triggered Cr: GaAs HV sparkgap with high trigger sensitivity / S. Williamson, G. F. Albrecht, and G. Mourou // Review of Scientific Instruments. - 1982. - Vol. 53, № 6. - P. 867-870.

56 Loubriel G. M. Toward pulsed power uses for photoconductive semiconductor switches: Closing switches / G. M. Loubriel, M. W. O'Malley, F. J. Zutavern // Proc. 6th IEEE Pulsed Power Conf., Arlington, USA. - 1987. - P. 145-148.

57 Hur J. H. GaAs-based opto-thyristor for pulsed power applications / J. H. Hur, P. Hadizad, S. R. Hummel, P. D. Dapkus, H. R. Fetterman, and M. A. Gundersen // IEEE transactions on electron devices. - 1990. - Vol. 37, № 12. - P. 2520-2525.

58 Gundersen M. A. Lock- on effect in pulsed- power semiconductor switches / M. A. Gundersen, J. H. Hur, H. Zhao, and Charles W. Myles // Journal of Applied Physics. - 1992. - Vol. 71, № 6. - P. 3036-3038.

59 Loubriel G. M. Measurement of the velocity of current filaments in optically triggered, high gain GaAs switches / G. M. Loubriel, F. J. Zutavern, H. P. Hjalmarson, R. R. Gallegos, W. D. Helgeson, and M. W. O'Malley // Applied Physics Letters. -1994. - Vol. 64, № 24. - P. 3323-3325.

60 Zutavern F. J. Properties of high gain GaAs switches for pulsed power applications / F. J. Zutavern, G. M. Loubriel, H. P. Hjalmarson, A. Mar, W. D. Helgeson, M. W. O'Malley, M. H. Ruebush // Digest of Technical Papers. 11th IEEE International Pulsed Power Conference (Cat. No. 97CH36127). - IEEE, 1997. -Vol. 2. - P. 959-964.

61 Zutavern F. J. Electron-hole plasmas in semiconductors / F. J. Zutavern, A. G. Baca, W. W. Chow, M. J. Hafich, H. P. Hjalmarson, G. M. Loubriel, A. Mar, M. W. O'Malley, L. D. Roose, and G. A. Vawter // PPPS-2001 Pulsed Power Plasma Science 2001. 28th IEEE International Conference on Plasma Science and 13th IEEE

International Pulsed Power Conference. Digest of Papers (Cat. No. 01CH37251). -IEEE, 2001. - Vol. 1. - P. 289-293.

62 Electrical Breakdown Physics in Photoconductive Semiconductor Switches (PCSS): Report / Sandia National Laboratories; A. Mar, F. Zutavern, A. Vawter, R. Gallegos, V. Bigman, H. Hjalmarson - SAND2016-0109. - Albuquerque, New Mexico (USA), 2016. - 57 p.

63 Kambour K. E. A Theory of Lock-On electrical breakdown: A dissertation in Physics (Degree of Ph. D.) / Kenneth E. Kambour; Texas Tech University. - Texas (USA), 2003. - 90 p.

64 Capps C. D. Time- dependent model of an optically triggered GaAs switch / C. D. Capps, R. A. Falk, and J. C. Adams // Journal of Applied Physics. - 1993. - Vol. 74, № 11. - P. 6645-6654.

65 Hudgins J. L. Streamer model for ionization growth in a photoconductive power switch / J. L. Hudgins, D. W. Bailey, R. A. Dougal and V. Venkatesan // IEEE transactions on power electronics. - 1995. - Vol. 10, № 5. - P. 615-620.

66 Hu L. Investigation on properties of ultrafast switching in a bulk gallium arsenide avalanche semiconductor switch / L. Hu, J. Su, Z. Ding, Q. Hao, and X. Yuan // Journal of Applied Physics. - 2014. - Vol. 115, № 9. - P. 094503.

67 Chowdhury A. R. Assessing lock-on physics in semi-insulating GaAs and InP photoconductive switches triggered by subbandgap excitation / A. R. Chowdhury, R. Ness, R. P. Joshi // IEEE Transactions on Electron Devices. - 2018. - Vol. 65, № 9. - P. 3922-3929.

68 Hu L. A low-energy-triggered bulk gallium arsenide avalanche semiconductor switch with delayed breakdown / L. Hu, J. Su, Z. Ding, Q. Hao // IEEE Electron Device Letters. - 2015. - Vol. 36, № 11. - P. 1176-1179.

69 Hu L. Performance investigation of bulk photoconductive semiconductor switch based on reversely biased p+-i-«+-structure / L. Hu, M. Xu, X Li, Y Wang, Y Wang, H Dong and H Schneider // IEEE Transactions on Electron Devices. - 2020. -Vol. 67, № 11. - P. 4963-4969.

70 Brinkmann R. P. The lock-on effect in electron-beam-controlled gallium arsenide switches / R. P. Brinkmann, K. H. Schoenbach, D. C. Stoudt, V. K. Lakdawala, G. A. Gerdin and M. K. Kennedy // IEEE transactions on electron devices. - 1991. -Vol. 38, № 4. - P. 701-705.

71 Алферов Ж. И. Формирование высоковольтных перепадов напряжения пикосекундного диапазона на арсенидгаллиевых диодах / Ж. И. Алферов, И. В. Грехов, В. М. Ефанов, А. Ф. Кардо-Сысоев, В. И. Корольков, М. Н. Степанова // Письма в ЖТФ. - 1987. - Т.13, № 18. - С. 1089-1093.

72 Брылевский В. И. Аномальная динамика остаточного напряжения на арсенид-галлиевом диоде при субнаносекундном лавинном переключении / В. И. Брылевский, A. В. Рожков, И. А. Смирнова, П. Б. Родин, И. В. Грехов // Письма в ЖТФ. - 2015. - Т.41, № 7. - С. 1-7.

73 Brylevskiy V. I. Picosecond-range avalanche switching of high-voltage diodes: Si versus GaAs structures / V. I. Brylevskiy, I. A. Smirnova, A. V. Rozhkov, P. N. Brunkov, P. B. Rodin and I. V. Grekhov // IEEE Transactions on plasma science. - 2016. - Vol. 44, № 10. - P. 1941-1946.

74 Грехов И. В. Запуск сверхбыстрых фронтов ионизации в кремниевых диодных структурах термополевой эмиссией электронов с глубоких центров / И. В. Грехов, П. Б. Родин // Письма в ЖТФ. - 2011. - Т.37, № 18. - С. 17-25.

75 Кюрегян А. С. Теория стационарных плоских волн туннельно-ударной ионизации/ А. С. Кюрегян // Физика и техника полупроводников. - 2013. - Т.47, -№ 7. - С. 970-978.

76 Sentaurus Device User Guide. - [s.l., s.a.]. - 1446 p. - URL: https://www.researchgate.net/profile/Nabil-Ashraf/post/How-to-control-the-slope-of-output-characteristicsId-Vd-of-a-GAA-nanowire-FET-which-shows-flat-saturated-region/attachment/5de3c15bcfe4a777d4f64432/AS%3A831293646458882%401575207 258619/download/Synopsis_Sentaurus_user_manual.pdf (access date: 12.12.2021).

77 Rogalla M. Formation of a quasi-neutral region in Schottky diodes based on semi-insulating GaAs and the influence of the compensation mechanism on the particle detector performance / M. Rogalla, K. Runge // Nuclear Instruments and Methods in

Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 1999. - Vol. 434, № 1. - P. 44-56.

78 Prinz V. Y. Influence of a Strong Electric Field on the Carrier Capture by Nonradiative Deep- Level Centers in GaAs / V. Y. Prinz, S. N. Rechkunov // Physica status solidi (b). - 1983. - Vol. 118, № 1. - P. 159-166.

79 McGregor D. S. Evidence for field enhanced electron capture by EL2 centers in semi- insulating GaAs and the effect on GaAs radiation detectors / D. S. McGregor, R. A. Rojeski and Glenn F. Knoll. J. // Journal of Applied Physics. - 1994. - Vol. 75, № 12. - P. 7910-7915.

80 Верхолетов М. Г. Влияние барьерных контактов на транспорт носителей заряда в однородных структурах из GaAs, легированных глубокими центрами Cr и EL2 / М. Г. Верхолетов, И. А. Прудаев // Физика и техника полупроводников. -2021. - Т. 55, № 8. - С. 693-698.

81 Хлудков С. С. Полупроводниковые приборы на основе арсенида галлия с глубокими примесными центрами / С. С. Хлудков, О. П. Толбанов, М. Д. Вилисова, И. А. Прудаев. - Томск: Изд. дом Томск. гос. ун-та, 2016. - 258 с.

82 Прудаев И. А. Переключающие лавинные S-диоды на основе GaAs многослойных структур / И. А. Прудаев, С. С. Хлудков, М. С. Скакунов, О. П. Толбанов // Приборы и техника эксперимента. - 2010. - Т. 53, № 4. - C. 6873.

83 Прудаев И. А. Влияние толщины базы лавинного S-диода на его обратную вольт-амперную характеристику / И. А. Прудаев, С. С. Хлудков // Изв. вузов. Физика. - 2009. - Т. 52, № 2. - С. 48-53.

84 Lampert M. A. Double injection with trapping. The negative resistance case / M. A. Lampert, P. Mark // Current injection in solids. - Academic press, 1970. - P. 290-321.

85 Loubriel G. M. Triggering GaAs lock-on switches with laser diode arrays / G. M. Loubriel, W. D. Helgeson, D. L. McLaughlin, M. W. O'malley, F. J. Zutavern, A. Rosen and P. J. Stabile // IEEE transactions on electron devices. - 1991. - Vol. 38, № 4. - P. 692-695.

86 Vainshtein S. N. Significant effect of emitter area on the efficiency, stability and reliability of picosecond switching in a GaAs bipolar transistor structure / S. N. Vainshtein, V. S. Yuferev, J. T. Kostamovaara, M. M. Kulagina, and H. T. Moilanen // IEEE transactions on electron devices. - 2010. - Vol. 57, № 4. - P. 733-741.

87 Кюрегян А. С. К теории стационарных плоских волн ударной ионизации в полупроводниках / А. С. Кюрегян // Физика и техника полупроводников. - 2007. - Т. 41, № 6. - С. 761-767.

88 Прудаев И. А. Нелинейность вольт-амперных характеристик однородных компенсированных детекторных структур из GaAs / И. А. Прудаев, М. Г. Верхолетов // Письма в ЖТФ. - 2019. - Т. 45, № 11. - С. 37-40.

89 Гаман В. И. Физика полупроводниковых приборов: Учебное пособие / В. И. Гаман. - Томск: Изд-во НТЛ, 2000. - 426 с.: ил.

90 Prudaev I. A. Avalanche delay and dynamic triggering in GaAs-based S-diodes doped with deep level impurity / I. A. Prudaev, S. N. Vainshtein, M. G. Verkholetov, V. L. Oleinik and V. V. Kopyev // IEEE Transactions on Electron Devices. - 2020. - Vol. 68, № 1. - P. 57-65.

91 Pecastaing L. A pulsed modulator combined with very high PRF photoconductive switches to build a self-scanning UWB radiation source / L. Pecastaing, A. S. De Ferron, V. Couderc, B. M. Shalaby, R. Negrier, M. Lalande, J. Andrieu and V. Bertrand // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2016. - Vol. 44, № 10. - P. 1894-1901.

92 Vainshtein S. Miniature high-power nanosecond laser diode transmitters using the simplest possible avalanche drivers / S. Vainshtein, V. Zemlyakov, V. Egorkin, A. Maslevtsov and A. Filimonov // IEEE Transactions on Power Electronics. - 2019. -Vol. 34, № 4. - P. 3689-3699.

93 Hintikka M. Experimental investigation into laser ranging with sub-ns laser pulses / M. Hintikka and J. Kostamovaara // IEEE sensors journal. - 2018. - Vol. 18, № 3. - P. 1047-1053.

94 Bishop A. I. Subnanosecond Pockels cell switching using avalanche transistors / A. I. Bishop, P. F. Barker // Review of Scientific Instruments. - 2006. - Vol. 77, № 4. - P. 044701.

95 Gundersen M. A review of diverse academic research in nanosecond pulsed power and plasma science / M. Gundersen, P. T. Vernier, S. B. Cronin and S. Kerketta // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2020. - Vol. 48, № 4. - P. 742-748.

96 Sinars D. B. Review of pulsed power-driven high energy density physics research on Z at Sandia / D. B. Sinars, M. A. Sweeney, C. S. Alexander, [et al.] // Physics of Plasmas. - 2020. - Vol. 27, № 7. - P. 070501.

97 Gusev A. Subnanosecond switching of standard thyristors triggered in impact-ionization wave mode by a high-voltage PCSS driver / A. Gusev, I. Prudaev, I. Lavrinovich, A. de Ferron, B. M. Novac and L. Pecastaing // Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2021. - Vol. 2064, № 1. - P. 012120.

98 Brylevskiy V. Picosecond- Range Avalanche Switching Initiated by a Steep High- Voltage Pulse: Si Bulk Samples Versus Layered p-n Junction Structures / V. Brylevskiy, N. Podolska, I. Smirnova, P. Rodin, I. Grekhov // Physica status solidi (b). - 2019. - Vol. 256, № 6. - P. 1800520.

99 Rodin P. Spatiotemporal modes of fast avalanche switching of high-voltage layered semiconductor structures: From subnano to picosecond range / P. Rodin, M. Ivanov // Journal of Applied Physics. - 2020. - Vol. 127, № 4. - P. 044504.

100 Slipchenko S. O. High peak optical power of 1ns pulse duration from laser diodes-low voltage thyristor vertical stack / S. O. Slipchenko, A. A. Podoskin, V. S. Golovin, [et al.] // Optics Express. - 2019. - Vol. 27, № 22. - P. 31446-31455.

101 Loubriel G. M. Photoconductive semiconductor switches / G. M. Loubrel, F. J. Zutavern, M. W. O' Malley and W. D. Helgeson // IEEE Transactions on Plasma Science. - 1997. - Vol. 25, № 2. - P. 124-130.

102 Aspnes D. E. Dielectric functions and optical parameters of Si, Ge, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, and InSb from 1.5 to 6.0 eV / D. E. Aspens and A. A. Studna // Physical review B. - 1983. - Vol. 27, № 2. - P. 985-1009.

103 Loubriel G. M. Longevity of optically activated, high gain GaAs photoconductive semiconductor switches / G. M. Loubriel, F. J. Zutavern, A. Mar, H. P. Hjalmarson, [et al.] // IEEE transactions on plasma science. - 1998. - Vol. 26, № 5. - P. 1393-1402.