Динамические характеристики двухбарьерных наноструктур с несимметричными барьерами конечной высоты и ширины в сильном переменном электрическом поле

摘要

Дано обобщение теории взаимодействия моноэнергетического потока инжектируемых электронов с силь-ным высокочастотным электрическим полем в резонансно-туннельных диодных структурах (РТД) с несим-метричными барьерами конечной высоты и ширины. В квазиклассическом приближении найдены волновые функции и функция туннелирования электронов в квантовой яме и барьерах. Получены аналитические выражения для токов поляризации в РТД как в общем случае, так и в ряде предельных случаев. Показано, что в РТД с несимметричными барьерами токи поляризации и мощность излучения сильно зависят от соотношения вероятностей туннелирования электронов через эмиттерный и коллекторный барьеры. В квантовом режиме, когда δ = ε -- ε_r = ?ω ? Γ(εэнергия инжектируемых в РТД электронов, ? -- постоянная Планка, со -- частота переменного поля; ε_r, и Γ -- соответственно энергия и ширина резонансного уровня), активный ток поляризации достигает в поле ≈ 2.8?ω/ea (е -- заряд электрона, a - ширина квантовой ямы) максимального значения, равного по абсолютной величине 84% от постоянного резонансного тока, если вероятность туннелирования электронов через эмиттерный барьер много больше вероятности туннелирования через коллекторный барьер. Мощность генерации излучения на частотах ω = 10~(12) - 10~(13) с~(-1) может достигать в этом случае 10~5 - 10~6 Вт/см~2.