Zener transitions between dissipative Bloch bands. II: Current Response at Finite Temperature

We extend, to include the effects of finite temperature, our earlier study of the interband dynamics of electrons with Markoffian dephasing under the influence of uniform static electric fields. We use a simple two-band tight-binding model and study the electric current response as a function of field strength and the model parameters. In addition to the Esaki-Tsu peak, near where the Bloch frequency equals the damping rate, we find current peaks near the Zener resonances, at equally spaced values of the inverse electric field. These become more prominenent and numerous with increasing bandwidth (in units of the temperature, with other parameters fixed). As expected, they broaden with increasing damping (dephasing).Comment: 5 pages, LateX, plus 5 postscript figure

Phonon-limited near equilibrium transport in a semiconductor superlattice

This paper deals with transport properties at low applied electric field in a one-dimensional semiconductor superlattice. Two scattering processes are considered : deformation potential and polar optical modes. Umklapp corrections are made using a plane-wave method giving envelope wavefunctions. The collision time approximation is discussed in the present context. The method is applied to GaAs/GaAlAs superlattice systems and the mobility tensor is computed as a function of the superlattice period.Cet article traite des propriétés de transport des super-réseaux à une dimension sous faible champ électrique. On considère deux processus de diffusion : potentiel de déformation et modes optiques polaires. Les corrections Umklapp sont établies à l'aide d'un modèle d'ondes planes donnant les fonctions d'ondes enveloppes. Dans le cas présent, on discute également de la validité de l'approximation du temps de collision. La méthode est appliquée au système GaAs/GaAlAs et le tenseur de mobilité est calculé en fonction de la période du super-réseau

Approche d'une équation de transport dans un système d'états localisés

The electron quantum transport problem in a system of localized states comes up against difficulties, mainly if one considers the Kubo formula approach or a similar method. In a first part of the paper, the main difficulty is outlined, namely the all orders expansion in perturbations which has to be done at electric field frequencies less than some inverse relaxation time. The second part deals with the derivation of a correct transport equation as deduced from Liouville first principle. It contains a field term, a diffusion term, and a self-energy term which can be neglected far from pathological cases as small polaron hopping. The field term is given rigorously whereas some approximation is needed to give explicit expression of the diffusion term. The result is applied to the hopping conductivity problem : in the high frequency range the result meets Kubo formula data in the zero order approximation, and, nevertheless, correct expressions are obtained at low frequencies.L'approche quantique du problème du transport électronique dans un système d'états localisés se heurte à des difficultés, en particulier si l'on considère la formule de Kubo ou une démarche voisine. Dans une première partie de cette communication, on montre pourquoi une telle démarche est délicate ; en particulier, on précise au-dessous de quelle fréquence du champ électrique cette approche nécessite un développement complet des opérateurs à tous les ordres en perturbations. Dans une seconde partie, on présente une solution approchée du problème par une transformation non résolue de l'équation de Liouville qui conduit à une équation de transport reliant les probabilités d'occupation des sites les unes aux autres. Cette équation comporte un terme de champ, un terme de diffusion et un terme d'auto-énergie que l'on peut négliger en l'absence d'effets polaroniques importants. Le terme de champ peut être calculé avec rigueur tandis qu'une approximation est nécessaire pour expliciter le terme de diffusion. En appliquant ce résultat à la conductivité, en très haute fréquence, on retrouve la même solution que par la formule de Kubo, et, vers les basses fréquences, une solution plus satisfaisante

Near equilibrium mobility tensor in a semiconductor superlattice : scattering by acoustical phonons

The near equilibrium mobility tensor in a one-dimensional superlattice is studied. Analytical formulae are given for acoustical phonon scattering. Discussion of the results shows that the k conservation rule must be carefully handled (U-processes).On étudie la mobilité à faible champ dans un super-réseau à base de semiconducteurs. Dans le cas de la diffusion par les phonons acoustiques, on obtient des formules analytiques. La discussion des résultats montre que la règle de conservation des k doit être entourée de précautions dans un tel système (processus Umklapp)

Reduction of Space Charge Recombination Current with a Self Passivated GaAlAs/GaInP/GaAs HBT Structure

A Passivated HBT structure which includes a thin GaInP layer between the GaAlAS emitter and the GaAs base layer has been proposed in order to reduce surface and space charge recombination current, while keeping a low p-type ohmic contact resistivity. The optimization of the GaInP layer thickness has been carried out leading to a value of 30 nm

ELECTRICAL TRANSPORT PERPENDICULAR TO SUPERLATTICES BUILT IN BIPOLAR AND PHOTOCONDUCTOR STRUCTURES

Le transport perpendiculaire aux interfaces dans les super-réseaux est étudié au moyen de structures classiques photoconductrices ou transistor contenant une couche active en super-réseau. Les résultats indiquent les limites de validité des modèles classiques de transport surtout pour les trous et montrent une tendance au transport cohérent électronique, pour de fines barrières. Les effets de champ électrique particuliers aux super-réseaux sont également présentés et discutés.Perpendicular transport in superlattices is studied by means of classical photoconductor or transistors in which the active layer is made of a superlattice. Results indicate the limits of classical models but clearly show coherent electron transport for thin barriers. High electric field effects particular to superlattices are also shown and discussed

MEASUREMENT OF ELECTRON AND HOLE MOBILITIES PERPENDICULAR TO THE INTERFACE OF GaAs/GaAlAs SUPERLATTICES

Il est rapporté une série de mesures de la mobilité des électrons et des trous, perpendiculaire aux plans des couches dans des superréseaux GaAs/GaAlAs ayant des épaisseurs de barrières de 24 Å et 67 Å. L'interprétation des résultats expérimentaux, obtenus par une technique de temps de vol, s'appuie sur un modèle utilisant l'équation de Poisson couplée aux équations de dérive-diffusion. Les valeurs sont en accord avec une conduction de type minibande dans le cas des faibles épaisseurs de barrières ; pour des grandes barrières, plusieurs mécanismes sont suggérés.We report on measurements of the electron and hole mobilities perpendicular to interfaces of GaAs/GaAlAs superlattices. The superlattices are in intrinsic region of nin or pin structures and have two values of barrier thickness, 24 Å and 67 Å. The experimental results are associated to a numerical simulation using Poisson and drift-diffusion equations. The obtained values, for a small barrier, are in agreement with a conduction by miniband and, for a large barrier (at mid electric field) several effects are involved

Optically induced excitonic distribution in GaInAs-AlGaInAs semiconductor superlattices under an electric field

We report photoluminescence studies on some GaInAs/AlGaInAs superlattices lattice matched to InP. An electric field was applied along the growth axis. The spectra recorded at temperatures between 10 K and 300 K, present only one peak, the energy of which does not vary with the strength of the electric field. Moreover, the intensity of the peak does not monotonely vary with the temperature. These results are interpreted in a model which involves centers of nonradiative recombination, a density of states with a gaussian distribution of eigenenergies for the trapped excitons and a two dimensional density of states which takes into account fluctuations of composition and of well and barrier width for the free excitons