Current oscillations in high-resistivity silicon with deep levels

Investigations of current oscillations observed in high resistivity Au-compensated n+–i–in+ and p+–p+ silicon samples are reported. The specific resistivities of the i regions are 20 k Ω cm and about 105 Ωcm at the n-type Si and 14 k Ωcm at the p-type silicon, respectively. The dc I–U-characteristics and the contact preparation justify the assumption that single injection SCLC are attributable to the current oscillations and that double injection is negligible. The waveforms of the oscillations are not sinusoidal in general. The frequencies are in the range of 100 kHz at the 105 Ωcm material. In the 20 k Ω cm samples a pulse like waveform is typical for the current instabilities and the repetition rate of the pulses is about 10 kHz. Measurements using voltage pulses show that current oscillations are initiated a certain delay time after applying the voltage pulse, if a critical trap occupation is reached. Es wurden Stromoszillationen in hochohmigen Au-kompensierten n+–i–n+- und p+–i–p+-Siliziumproben untersucht. Die spezifischen Widerstande der i-Zone betrugen 20 k Ω cm und ca. 105 Ωcm bei dem n- und 14 k Ω cm bei dem p-Material. Die dc I–U-Kennlinien und die Kontaktherstellung lassen darauf schliesen, das der Ladungstransport durch Majoritatstragerinjection geschieht und das Doppelinjektion vernachlassigbar ist. Der zeitliche Verlauf des Stromes ist im allgemeinen nicht sinusformig. Die Wiederholfrequenzen liegen bei dem ca. 105 Ωcm-Material im 100 kHz-Bereich. Bei den 20 k Ω cm-Proben tritt ein impulsformiger Stromverlauf mit einer Wiederholfrequenz von ca. 10 kHz auf. Messungen mit Spannungsimpulsen zeigen, das die Oszillationen eine bestimmte Zeit zum Anschwingen benotigen und das eine kritische Trapbesetzung fur ihr Auftreten Voraussetzung ist.