Technical Report of ISSP Ser. A: Number 2933

Abstract

Base and collector currents have been studied in an InAlAs/InGaAs resonant-tunneling hot electron transistor at 4.2 K in pulsed magnetic fields up to 42.5 T. Base and collector currents have been found to depend strongly on the field and its orientation. For fields perpendicular to the current direction, the base/emitter current ratio increases initially with an approximate parabolic dependence and then saturates at high fields. From this magnetic field dependence, scattering processes in the InGaAs base region are discussed. Using a classical model for electron transport under a magnetic field perpendicular to the current, values for the mean free path and scattering time in the base are obtained that agree well with theoretical values for electron-electron scattering. It is shown that the magnetic field dependence of the collector current at high perpendicular fields can be explained by single barrier tunneling. A model in Wentzel-Kramer-Brillouin (WKB) approximation allows to determine the electron energy. Moreover, by extrapolating the high field dependence of the collector current to zero field, a ratio for ballistic transport through the base is derived.

42.5Tまでのパルス磁場におけるInAlAs/InGaAs RHETのベースおよびコレクタ電流を4.2Kで調べた。ベースおよびコレクタ電流は磁場とその方位に強く依存することを見出した。電流方向に垂直な磁場に対して、ベース/エミッタ電流比は近似的に放物線的依存性を示しながら最初は増加し、それから強磁場では飽和した。この磁場依存性から、InGaAsのベース領域における散乱過程を論じた。電流に垂直な磁場の下における電子輸送に対する古典的モデルを用いて、平均自由行程に対する値とベースにおける散乱時間が電子-電子散乱の理論値と良く一致することが得られた。強垂直磁場におけるコレクタ電流の磁場依存性が単一の障壁トンネルで説明されることが示された。WKB(Wentzel-Kramer-Brillouin)近似模型により電子エネルギーを決めることができた。さらに、コレクタ電流の強磁場依存性をゼロ磁場まで外挿することにより、ベースを通じてのバリスティックな輸送に対する比を引き出した。