Steuerbare Gleichrichtung in Halbleiter-Nanostrukturen - Universität ...

2.4. Gleichrichter in zweidimensionalen Elektronensystemen
k k
Abbildung 2.8.: I(V )-Kennlinie zweier auf InGaAs/InP basierten SSDs mit unterschiedli-
chen Kanalbreiten k (Abbildung nach [5]).
gebnisse von Song et al. vorgestellt [5].
Zwei nichtlineare Kennlinienverläufe sind als Auftragung des Stroms in Abhängigkeit der
angelegten Spannung in Abbildung 2.8 gezeigt. Dabei besitzen die beiden verwendeten Pro-
benstrukturen die typische SSD-Struktur mit zwei unterschiedlichen geometrischen 2DEG-
Kanalbreiten von k = 80 nm und k = 50 nm. Zu sehen ist ein starker nichtlinearer Kenn-
linienverlauf, der für negative Spannungen einen Strom von I = 0 A besitzt und ab einem
gewissen positiven Spannungsschwellwert einen starken Anstieg des Stromes zeigt. Dabei
werden für die unterschiedlichen Kanalbreiten unter sonst gleichen Parametern der Proben-
strukur unterschiedliche Schwellspannungen erreicht. So ergibt sich eine Schwellspannung
von weniger als 10 mV für eine Kanalbreite von k = 80 nm, wohingegen eine Reduktion
der Kanalbreite auf k = 50 nm zu einer Schwellspannung von 0,9 V führt. Der Schwellwert
kann somit über die Kanalbreite im Herstellungsprozess dieser Probenstruktur festgelegt
werden, er ist jedoch im Nachhinein nicht mehr regelbar.
Ohne angelegte Spannung weisen beide SSDs einen verschlossenen und somit verarmten
2DEG-Kanal mit einer effektiven Kanalbreite von keff = 0 nm auf. Verkürzen sich aber
nun die Verarmungszonen mit Zunahme der Spannung, so erreicht der breitere Kanal mit
k = 80 nm folgerichtig bei geringerer Spannung eine effektive Kanalbreite keff > 0 nm
und somit eine Öffnung. Erst bei höheren Spannungen ist auch der schmalere Kanal mit
k = 50 nm mit keff > 0 nm in der Lage einen Stromfluss zu zulassen.
Aktuelle Forschungsergebnisse zum SSD konnten im Jahr 2008 von Balocco et al. [6] er-
zielt werden. Durch eine Array-Schaltung mehrerer SSDs wurde der THz Betrieb mit bis
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