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Electroluminescence on-off ratio control of n-i-n GaAs/AlGaAs-based resonant tunneling structures

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Cardozo de Oliveira, E. R. ; Pfenning, A. ; Guarin Castro, E. D. ; Teodoro, M. D. ; dos Santos, E. C. ; Lopez-Richard, V. ; Marques, G. E. ; Worschech, L. ; Hartmann, F. ; Hoefling, S.
Número total de Autores: 10
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: PHYSICAL REVIEW B; v. 98, n. 7, p. 6-pg., 2018-08-01.

We explore the nature of the electroluminescence (EL) emission of purely n-doped GaAs/AlGaAs resonant tunneling diodes (RTDs) and the EL evolution with voltage. A singular feature of such a device is unveiled when the electrical output current changes from higher to lower values and the EL on-off ratio is enhanced by two orders of magnitude compared to the current on-off ratio. By combining the EL and the current properties, we are able to identify two independent impact ionization channels associated with the coherent resonant tunneling current and the incoherent valley current. We also perform the same investigation with an associated series resistance, which induces a bistable electrical output in the system. By simulating a resistance variation for the current voltage and the EL, we are able to tune the EL on-off ratio by up to six orders of magnitude. We further observe that the EL on and off states can be either direct or inverted compared to the tunneling current of the on and off states. This electroluminescence, combined with the unique RTD properties, such as the negative differential resistance and high-frequency operation, enables the development of high-speed functional optoelectronic devices and optical switches. (AU)

Processo FAPESP: 14/02112-3 - Fenômenos ópticos e de transporte em nano-dispositivos
Beneficiário:Victor Lopez Richard
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 13/18719-1 - Dinâmica de portadores eletrônicos em nanoestruturas semicondutoras
Beneficiário:Marcio Daldin Teodoro
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
Processo FAPESP: 14/19142-2 - Caracterização e processamento de nanoestruturas semicondutoras e aplicações como dispositivos
Beneficiário:Gilmar Eugenio Marques
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 16/50080-9 - 1st Paulista-Bavarian Workshop on Nano-Tailored Semiconductor Devices (NTSD) | São Carlos - SP
Beneficiário:Gilmar Eugenio Marques
Modalidade de apoio: Auxílio Organização - Reunião Científica
Processo FAPESP: 14/07375-2 - EMU concedido no projeto 2013/18719-1: sistema de medidas resolvidas no tempo
Beneficiário:Marcio Daldin Teodoro
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários