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平面型共振隧穿二极管与共振隧穿晶体管的研究与应用

本论文包括了平面型共振隧穿二极管的研制、台面型共振隧穿二极管的制作、由平面型共振隧穿二极管组成的MOBILE单元电路设计与测试、共振隧穿二极管的串联电阻的分析与测试以及共振隧穿晶体管的研制等研究内容。分别先后进行了器件的材料设计与制备、器件的结构与版图设计、器件的工艺流水、器件的性能测试与分析和由器件组成的电路性能测试与分析等系统性的工作。本论文研究工作的创新性成果在于:1、成功采用N+GaAs材料为衬底进行共振隧穿二极管的制作;2、在国内率先制作成功了平面型共振隧穿二极管,在离子注入前没有进行表面重掺杂层的腐蚀,和通过注入硅作导电通道将集电极引上来的构思方法,实现了真正意义上的平面型共振隧穿二极管,研究了它的特性,并和台面工艺制成的共振隧穿二极管进行了比较和分析;3、率先研究了由平面型共振隧穿二极管组成的MOBILE电路单元和其它电路单元,为下一步进行平面型共振隧穿二极管的混合集成进行了有益的探索并打下了良好基础;4、就共振隧  (本文共139页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(半导体研究所)
中国科学院研究生院(半导体研究所)

低维三五族半导体中的电子输运

由于低维三五族半导体(例如砷化镓基、磷化铟基量子阱、量子线、量子点材料)在将来纳米电子学中有良好的应用前景,人们对其研究兴趣很高。本论文便对这些材料和器件中的电子输运方面的几个课题进行详细讨论。我们研究的范围既涉及到基本物理问题,也涉及到未来的应用。本文取得的主要成果如下:1.自组装半导体量子点(1)利用分子束外延技术,我们以Stranski–Krastanow模式生长了超低密度自组装InAs/GaAs量子点。通过联合使用后退火和停止样品旋转的办法,量子点面密度被降至大约2.5×107cm–2。这种低密度量子点有望在单电子纳米器件和单光子光源中获得应用。本文还在实验上对量子点生长机制进行了研究。(2)我们观测了InAs/GaAs量子点的壳层间杂化能态,这是一种多体效应。我们对量子点样品进行了变功率光致发光谱研究,观测到了壳层间杂化能态信号S’、P’、D’。这些都是文献中未报道过的。2.量子点共振隧穿二极管基于上述生长方法,我们制...  (本文共108页) 本文目录 | 阅读全文>>

《化学通报》2003年06期
化学通报

有机分子共振隧穿二极管

当前固体半导体集成电路的发展遇到了许多难题和挑战 ,集成电路的微型化逐渐接近极限。目前集成电路的线宽已经降到大约 0 1 μm ,虽然集成电路的线宽还有可能进一步降低 ,但是依据量子理论 ,当集成电路的线宽降到 0 0 1 μm以下时 ,以电子流动传输信号的固体半导体电子器件将不能正常发挥功能[1] 。这就需要发展新的科学技术解决这一难题。具有良好发展前景的分子电子学就是在这样的条件下产生的。分子电子学是研究如何使单个分子在未来的计算机设备中作为关键部件发挥作用的新兴学科[2 ] 。早在 2 0世纪 70年代 ,科学家们就逐步提出了分子器件的构想。使用分子器件不仅可以使集成电路的尺寸降低 5个数量级 ,而且还可以使速度提高 6个数量级 ,所以使用分子器件可以从整体上大大提高集成电路的性能。目前科学家已普遍达成共识 ,分子电子工程是今后电子学发展的重要方向 ,并预言到 2 0 1 0年左右微电子元件的尺寸将降低到纳米数量级 ,...  (本文共5页) 阅读全文>>

《电子工艺技术》2007年01期
电子工艺技术

GaAs基共振隧穿二极管的研究

共振隧穿二极管(RTD)是基于量子谐振隧穿效应的一种新型纳米器件,其核心结构是由禁带宽度不同的材料构成的双势垒单势阱(DBSW)结构。它具有高频、高速、低电压、低功耗、负阻、双稳、自锁等特点。更为重要的是在保持一定电路逻辑功能的情况下,用RTD可以显著地减少所用的器件数目。例如实现一个异或(XOR)门,对TTL需33个器件,对CMOS需16个器件,对ECL需11个器件,而用RTD只需4个器件。RTD既可用于超高频模拟电路,作微波振荡器和混频器;又可用于超高速数字电路,与HEMT、MESFET、HBT等相结合设计研制各种类型的数字电路。光致荧光光谱用来研究半导体外延材料的优劣、光学性质及其发光机理,是一种非常方便而有效的手段。这种方法具有非破坏性、精度高、操作简便等优点,不仅为材料生长提供准确的参数,指导生长工艺,同时也为器件研究提供了可靠的基础。本文用MBE方法在GaAs衬底上生长了A lAs/GaAs/InGaAs RTD材料...  (本文共4页) 阅读全文>>

《传感技术学报》2006年05期
传感技术学报

基于共振隧穿二极管的矢量水声传感器设计

矢量水声传感器是用来测量声场矢量信息的水下换能器,它可以同时测得声场中的声压和质点振速信息,单个传感器就具有矢量指向性,所以具有独特的优点和广泛的应用前景[1].NEMS(或称纳系统)是继MEMS之后在系统特征尺寸和效应上具有纳米技术特点的一类超小型机电一体的系统,一般指特征尺寸在亚纳米至数百纳米,以纳米级结构所产生的新效应(量子效应、界面效应和尺度效应)为工作特征的器件和系统[2].这类器件具有体积小,灵敏度高、功耗低等优点.共振隧穿二极管是当前纳米电子学中最有希望的器件之一,它是一种基于共振隧穿薄膜隧穿效应的负阻型器件[3],具有速度快、频率高、低压低功耗的特点,使得它在微波振荡和高速数字电路等方面有着广阔的应用前景.此外,介观压阻理论[4]研究表明,共振隧穿薄膜在力学信号的作用下,隧穿电流发生变化,图形上表现为IV曲线发生变化漂移.而IV曲线的漂移又会引起基于共振隧穿二极管的振荡器输出频率的变化.所以共振隧穿二极管可以应用...  (本文共4页) 阅读全文>>

《半导体学报》2002年11期
半导体学报

量子共振隧穿二极管的频率特性与分析

1 引言共振隧穿二极管 (RTD)是基于量子共振隧穿现象的一种两端纳米负阻器件 .器件结构的主要特点是 ,当采用两种不同材料形成异质结时 ,将在界面形成能带不连续性 ,而能带的不连续会形成量子阱 .用分子束外延 (MBE) ,在半绝缘的 Ga As衬底上生长一个多层超晶格材料结构 ,其中外层宽带隙材料Al As两个薄层夹着一个窄带隙材料 In Ga As薄层 [1 ] .外层的作用使中心层形成一个准束缚态势垒 .当量子阱的尺寸与德布罗意电子波长具有相同量级时 ,导致阱区域能量量子化 .当在 RTD两端加上电压 ,使入射电子能量与量子阱中能级一致时 ,就会产生共振隧穿 ,随外加电压不断增加 ,电流先达到一个局部最大值 ,即峰值电流 (Ip) .电压进一步增大 ,共振隧穿的条件破坏 ,穿过势垒层的电子数目大大减小 ,电流下降表现为负阻 (NR)效应 ,直到谷值电压(Vv)电流达到谷值电流 (Iv) .随着电压进一步增加 ,通过势垒发...  (本文共4页) 阅读全文>>