Abstract
This paper deals with the effect of traps on the domain velocity (u 0) and total current (j s) in the presence of steadily travelling high field domains. The treatment is applicable both for the Watkins—Gunn effect and recombination instability. The calculations are carried out without linearization of the related equations, using the method proposed in [9] for the trap-free case. The assumptions used are: (i) Only transitions leading to negative differential conductivity depend on the electric field; (ii) The relaxation times of transitions between high and low mobility states are shorter than the other characteristic times of the problem; (iii) The mobilities and diffusion coefficients are field independent; (iv) The electron concentration in the band is much lower than those of empty and filled centres.
The effect of traps on the Watkins—Gunn effect is discussed in detail and expressions for possible domain-velocity are derived. In contrast to the trap-free case the domain velocity is sensitive to the domain shape. For quadratic domains, the peak field dependence of possible domain modes is discussed.
A simple analysis shows that the applicability of the model for slowly moving domains in semi-insulating GaAs cannot be definitely decided without a knowledge of the relaxation time from low-mobility states to the traps.
Резюме
В настоящей статье рассматривается влияние ловушек на скорость (u 0) стационарно движущихся доменов и на польный ток (j s) в случае рекомбинационной неустойчивости и эффекта Уаткинса—Ганна. Расчєты проведены без линеаризацин соответствующих уравнений, пользуясь методом предложенным в [9], для случая без ловушек. Для упрощения расчєтов будет предположено: (i) от электрического поля зависят только переходы, ведущиеся к отрицательной дифференциальной проводимости; (ii) времена переходов между состояниями с большой и малой подвижностью являются более короткими чем другие характеристические времена проблемы; (iii) подвижности и коэффициенты диффузии не зависят от электрического поля; (iv) концентрация электронов в зоне гораздо меньше концентрации пустых и запольненных центров.
Более подробно рассмотрено влияние ловушек на эффект Уаткинса—Ганна. Получены выражения для возможных скоростей ганновских доменов при наличии ловушек. В отличии от случая без ловушек скорость оказывается чувствительной к форме домена. Обсуждена, в случае квадратичных доменов, зависимость скоростей различных мод от максимального значения поля в домене.
Простой анализ показывает, что вопрос о применимости принятой модели к медленно движущимся доменам в полуизолирующем GaAs нельзя однозначно решать без знания времени перехода электронов из состояний с малой подвижностью в ловушки.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
References
B. K. Ridley andR. G. Pratt, J. Phys. Chem. Solids,26, 21, 1965.
I. A. Kurova andM. Vrana, F. T. P.,1, 1095, 1967.
B. K. Ridley, Brit. Journ. Appl. Phys.,17, 595, 1966.
A. Barraud, C. R. Acad. Sci. Paris,256, 3632, 1962.
D. C. Northrop, P. R. Thornton andK. E. Trezise, Solid State Electr.,7, 17, 1964.
Y. Tokumaru andM. Kikuchi, Japan. J. Appl. Phys.,6, 654, 1967, and also7, 95, 1968.
R. Williams, J. Appl. Phys.,37, 3411, 1966.
K. W. Böer andG. A. Dussel, Phys. Rev.,154, 292, 1967 and also phys. stat. sol.,21, K145, 1967.
G. Pataki, Acta Phys. Hung.,24, 119, 1968.
G. Pataki, Acta Phys. Hung.,25, 377, 1968 and Proc. of the 9th Int. Conf. on the Physics of Semiconductors, Moscow, 1968, p. 1001.
V. L. Bonch-Bruevich, phys. stat. sol.,22, 267, 1967.
P. N. Butcher, W. Fawcett andN. R. Ogg, Brit. J. Appl. Phys.,18, 755, 1967.
K.-E. Kröll, phys. stat. sol.,24, 707, 1967.
G. Döhler, phys. stat. sol.,24, 331, 1967.
J. S. Heeks, Trans IEEE ED—13, 68, 1966.
A. P. Kulsreshta andA. E. Yunovich, F. T. T.,8, 353, 1966.
Y. Tokumaru, Japan. J. Appl. Phys.,8, 76, 1969.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Dedicated to Prof.P. Gombás on his 60th birthday.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Pataki, G. Effect of traps on steadily travelling domains in semiconductors. Acta Physica 27, 421–434 (1969). https://doi.org/10.1007/BF03156763
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF03156763