Κ. Α. Μπαρμπαργύρης και Α. Ε. Τσιρώνης,
“Ballistic transit amplifiers”,
(στα πλαίσια του μαθήματος Φυσική Ημιαγωγών, διδάσκων καθηγητής κ. Ν. Οικονόμου),
Θεσσαλονίκη, 1989, σελίδες 52.

Περίληψη

Στην εργασία αυτή μελετάται μία νέα κατηγορία ημιαγωγικών διατάξεων που έχουν εμφανιστεί τα τελευταία χρόνια και χαρακτηρίζονται από βαλλιστική κίνηση των φορέων τους. Τέτοιες διατάξεις, στις οποίες ηλεκτρόνια μεταφέρουν ρεύμα χωρίς να σκεδάζονται, υπόσχονται να είναι πολύ πιο γρήγορες από τα σημερινά στοιχεία. Ακόμη, επιτρέπουν σε βάθος μελέτη των κβαντομηχανικών ιδιοτήτων του ηλεκτρονίου.

Στο πρώτο μέρος της εργασίας αυτής γίνεται μία αναλυτική παρουσίαση τόσο της φυσικής αυτών των διατάξεων, όσο και των διαφόρων σταδίων που μεσολάβησαν μέχρι την πρώτη άμεση παρατήρηση βαλλιστικής μεταφοράς σε ημιαγωγική διάταξη.

Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζεται η πρώτη άμεση απόδειξη θερμών ηλεκτρονίων που διασχίζουν βαλλιστικά ένα λεπτό στρώμα GaAs. Η ενεργειακή κατανομή των θερμών ηλεκτρονίων, η οποία σχετίζεται με την ορμή κατά τη διεύθυνση του ρεύματος, μετρήθηκε με τη χρήση ενός ενισχυτή μεταφοράς θερμών ηλεκτρονίων σήραγγας που παίζει το ρόλο ενός φασματόμετρου ηλεκτρονίων. Το εύρος της βαλλιστικής κορυφής βρέθηκε να είναι περίπου 60meV, για θερμά ηλεκτρόνια με περίσσεια ενέργειας περίπου 300 meV πάνω από αυτή των θερμικών ηλεκτρονίων. Οι τιμές αυτές είναι κοντά στις αναμενόμενες αρχικές τιμές κατά την έγχυση.

Στο τρίτο μέρος παρουσιάζεται ένα αυτοσυνεπές μοντέλο, στο οποίο τοπική ημι-ισορροπία και βαλλιστική μεταφορά συνυπάρχουν ταυτόχρονα. Ακόμη, σχολιάζεται η υπερύψωση ταχύτητας σε διατάξεις υπομικρομετρικών ενεργών μηκών. Αυτό το μοντέλο εξηγεί αρκετά καλά τα πειραματικά αποτελέσματα στα οποία μόνο ένα κλάσμα του συνολικού αριθμού των ηλεκτρονίων κινούνται βαλλιστικά.