INFLUENCE OF SPACER ON MICROWAVE DETECTION IN MODULATION-DOPED GaAs STRUCTURES
A. Kozič^a, V. Petkun^a, A. Čerškus^a, H. Shtrikmann^b, V. Umansky^b, J. Gradauskas^a, D. Seliuta^a, A. Sužiedėlis^a, J. Kundrotas^a, and S. Ašmontas^a
aSemiconductor Physics Institute, A. Goštauto 11, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: as@pfi.lt
^bBraun Center for Submicron Research, Weizmann Institute of Science, 76100 Rehovot, Israel

Received 5 April 2006

We present the results of experimental investigation of microwave detection at f = 10 GHz frequency using asymmetrically configured diodes fabricated on the base of modulation-doped AlGaAs / GaAs structures with different width of undoped AlGaAs spacer. Polarity of the detected voltage on the microwave diodes with wide spacer corresponded to thermoelectric electromotive force of the same configuration diodes with n–n⁺ junction, and it was opposite on the microwave diodes with narrow spacer. Voltage sensitivity of the diodes with narrow spacer was by one order higher than that of the diodes with wide spacer at room temperature, and almost by two orders higher at liquid nitrogen temperature, reaching the value of 175 V/W. Investigation of photoluminescence spectra of the modulation-doped semiconductor structures revealed effective electron gathering into 2DEG channel from the doped AlGaAs layer of the structure with narrow spacer, while in the case of wide spacer a part of charge carriers remained in the doped AlGaAs layer. The effective electron gathering into the 2DEG channel created a situation when an interchange between n⁺ and n regions of the planar diode occured: the configured 2DEG channel then could be treated as the n⁺ region, while the alloyed metallic contacts were as n region of the semiconductor n–n⁺ structure. This explains opposite polarities of the detected voltage on the diodes with narrow and wide spacer.

Keywords: selectively doped structures, microwaves, detectors

PRIEMAIŠOMIS MODULIUOTŲ GaAs DARINIŲ SKIRIAMOJO SLUOKSNIO ĮTAKA MIKROBANGŲ DETEKCIJAI
A. Kozič^a, V. Petkun^a, A. Čerškus^a, H. Shtrikmann^b, V. Umansky^b, J. Gradauskas^a, D. Seliuta^a, A. Sužiedėlis^a, J. Kundrotas^a, S. Ašmontas^a
aPuslaidininkių fizikos institutas, Vilnius, Lietuva
^bWeizmann mokslo institutas, Rehovotas, Izraelis

Pateikiami mikrobangų detekcijos eksperimentinių tyrimų duomenys esant f = 10 GHz dažniui, panaudojant nesimetriškai susiaurintus priemaišomis moduliuotus AlGaAs / GaAs darinius su skirtingo pločio skiriamuoju sluoksniu. Detektuotos įtampos poliškumas dariniuose su platesniu skiriamuoju sluoksniu atitiko karštųjų krūvininkų šiluminės elektrovaros jėgos poliškumą tokios konfigūracijos n–n⁺ sandūrai ir buvo priešingas darinio su siauru skiriamuoju sluoksniu detektuotos įtampos poliškumui. Darinių su siauru skiriamuoju sluoksniu voltvatinis jautris buvo eile didesnis kambario temperatūroje ir beveik dviem eilėmis didesnis skysto azoto temperatūroje ir siekė 175 V/W. Fotoliuminescencijos tyrimai kambario ir skysto azoto temperatūroje parodė, jog dariniuose su platesniu skiriamuoju sluoksniu dalis krūvininkų lieka priemaišomis papildytame sluoksnyje, o su siauresniu – visi krūvininkai yra efektyviai surenkami potencialiniame elektroninių dujų dvimačiame kanale. Efektyvus elektronų surinkimas į dvimatį elektroninių dujų kanalą sukuria situaciją, kai nesimetriškai susiaurinto priemaišomis moduliuoto darinio n⁺ ir n sritys susikeičia vietomis, dėl to pasikeičia ir detektuotos įtampos poliškumas.