共振隧穿器件概述——共振隧穿器件讲座(1)

通过对共振隧穿器件的特点、分类、工作原理、电流成分、器件参数等的介绍,为初学人员或非专业爱好人员提供一个对共振隧穿器件全面的、概括性的认识。     

Design and Realization of Resonant Tunneling Diodes with New Material Structure

A new material structure with Al0.22Ga0.78As/In0.15Ga0.85As/GaAs emitter spacer layer and GaAs/In0.15Ga0.85As/GaAs well for resonant tunneling diodes is designed and the corresponding device is fabricated.RTDs DC characteristics are measured at room temperature. Peak to valley current ratio and the available current density for RTDs at room temperature are computed.Analysis on these results suggests that adjusting material structure and optimizing fabrication processes will be an effective means to improve the quality of RTDs.     

一种新材料结构的RTD器件的设计及实现

设计了一种带有Al0.22Ga0.78As/In0.15Ga0.85As/GaAs发射极空间层和GaAs/In0.15Ga0.85As/GaAs量子阱的共振隧穿二极管(RTD)材料结构,并且成功地制作了相应的RTD器件.在室温下,测试了RTD器件的直流特性,计算了RTD器件的峰谷电流比和可资电流密度.在分析器件特性的基础上,指出调整材料结构和优化工艺参数将进一步提高RTD器件的性能.     

Hybrid Nanoparticle/Organic Devices with Strong Resonant Tunneling Behaviors

A hybrid nanoparticle/organic device consisting of small molecule organic semiconductors and Ag nanoparticles is reported. The single device exhibits unusual properties of organic resonant tunneling diode (ORTD) at low driving voltage region and offers light emission at high voltage. For ORTD, a strong negative differential resistance behavior is demonstrated at room temperature. The current resonance with the peak‐to‐valley current ratio of over 4.6 and narrow linewidth of only ～1.4 V is achieved. A detailed operating mechanism of the charging and emission modes is proposed, which can be discussed in terms of the strong charge‐trapping effect of Ag nanoparticles. The repeatable operations of hybrid device show the mutual influences between two modes and the light emission properties of the ORTD are also discussed.     

InP基RTD/HEMT集成的几个关键工艺研究

用MBE设备在半绝缘的InP衬底上依次生长高电子迁移率晶体管(HEMT)外延材料和共振遂穿二极管(RTD)外延材料,在此材料结构基础上研究和分析了RTD与HEMT器件单片集成工艺中的隔离工艺、欧姆接触工艺、HEMT栅挖槽工艺和空气桥工艺等几步关键工艺,给出了这些工艺的相关参数。利用上述工艺成功地制作了RTD和HEMT器件,并在室温下分别测试了RTD器件和HEMT器件的电学特性。测试表明:在室温下,RTD器件的峰电流密度与谷电流密度之比(PVCR)为3.66;HEMT器件的最大跨导约为370 mS/mm,在Vds=1.5 V时的饱和电流约为391 mA/mm。这将为RTD与HEMT的单片集成研究奠定工艺基础。     

肖特基栅共振隧穿三极管(SGRTT)的器件模拟

使用Atlas软件模拟了肖特基栅共振隧穿三极管。通过改变发射极长度、栅极金属和上层AlAs势垒的距离以及靠近AlAs势垒的GaAs层浓度,得到器件耗尽区边界以及所对应的I-V特性,由此分析和解释了器件结构参数对器件特性的影响,最后对器件在电路中的应用予以说明。     

RTD与PHEMT集成的几个关键工艺

在新型的共振隧穿二极管(RTD)器件与PHEMT器件单片集成材料结构上，研究和分析了分立器件的制作工艺，给出了分立器件的制作工艺参数．利用上述工艺成功制作了RTD和PHEMT器件，并在室温下分别测试了RTD器件和PHEMT器件的电学特性．测试表明：在室温下，RTD器件的峰电流密度与谷电流密度之比提高到1.78;PHEMT器件的最大跨导约为120mS/mm,在Vgs＝0.5V时的饱和电流约为270mA/mm．这将为RTD集成电路的研制奠定工艺基础．     

基于共振隧穿二极管的蔡氏电路设计研究

首次提出一种基于共振隧穿二极管的蔡氏电路.利用共振隧穿二极管(RTD)的负微分电阻特性,采用驱动点特性合成的方法,实现了蔡氏电路中的分段线性电阻,通过一组参数的选取,进而实现了蔡氏电路,并用PSpice模拟软件进行了仿真验证.相对于用传统方法实现的蔡氏电路,基于RTD的蔡氏电路具有电路结构更加简洁、便于集成的特点.     

共振隧穿器件及其集成技术发展趋势和最新进展

介绍了共振隧穿器件及其特点,论述了该类器件及其集成技术的发展趋势和最新进展,特别是SiO 2S/iS/iO 2共振隧穿二极管及其集成电路的研制成功是一个突破性的进展。     

通信电子电路中的LC并联谐振回路

LC并联谐振回路是通信电子电路中常用的单元电路。通过电路分析得出它的幅频特性与相频特性,认为它在通信电子电路中的应用主要有三种类型,即放大器的选频匹配网络、反馈式正弦波振荡器的选频反馈网络、调制与解调电路中的幅频变换及频相转换器件。     

改进结构的64位CMOS并行加法器设计与实现

介绍了一个用于高性能的微处理器和 DSP处理器的快速 6 4位二进制并行加法器 .为了提高速度 ,改进了加法器结构 ,该结构大大减少了加法器各级门的延迟时间 .基于改进的加法器结构 ,有效地使用动态复合门、时钟延迟多米诺逻辑和场效应管尺寸缩小技术 ,可以取得良好的电路性能 .该加法器采用 U MC 2 .5 V 0 .2 5μm 1层多晶 5层金属的 CMOS工艺实现 .完成一次加法运算的时间是 70 0 ps,比传统结构的加法器快 2 0 % ;面积和功耗分别是0 .16 m m2和 2 0 0 m W@5 0 0 MHz,与传统结构加法器相当 .     

基于并行前缀结构的十进制加法器设计

针对硬件实现BCD码十进制加法需要处理无效码的问题,设计了一种基于并行前缀结构的十进制加法器。该十进制加法器依据预先加6,配合二进制加法求中间和,然后再减6修正的算法,并将减6修正步骤整合到重新设计的减6修正进位选择加法器中,充分利用并行前缀结构大幅提高了电路运算的并行度。采用Verilog HDL对加法器进行实现并利用Design Compiler进行综合,得到设计的32位,64位,128位的十进制加法器的延时分别为0.56 ns,0.61 ns,0.71 ns,面积分别为1 310 μm2,2 681 μm2,5 485 μm2。     

谐振隧穿二极管的直流模型及其双稳态特性

研制成的在常温下工作的谐振隧穿二极管 (RTD) ,峰谷比达到了 5∶ 1,最高振荡频率为 2 6 .3GHz.采用基于物理意义的电流 -电压方程 ,利用通用电路模拟软件 PSPICE,建立了其直流电路模型 ,模拟结果和实验数据吻合得很好 ;并以此为基础模拟出了以 RTD为驱动器 ,以电阻或 RTD本身为负载的电路双稳态特性 ,同时分析了 RTD器件双稳态特性 .     

共振隧穿二极管的设计、研制和特性分析

用分子束外延技术在半绝缘GaAs衬底上生长制备了不同结构的AlAs/GaAs/InGaAs两垒一阱RTD单管.经过材料生长设计和工艺的改进,测得室温下器件的最高PVCR为2.4,峰值电流密度达到36.8kA/cm2.进行直流参数测试,得到RTD的I-V特性曲线,对量子阱宽度和帽层厚度对I-V特性的影响进行了分析.     

共振隧穿二极管的设计、研制和特性分析

用分子束外延技术在半绝缘GaAs衬底上生长制备了不同结构的AlAs/GaAs/InGaAs两垒一阱RTD单管.经过材料生长设计和工艺的改进,测得室温下器件的最高PVCR为2.4,峰值电流密度达到36.8kA/cm2.进行直流参数测试,得到RTD的I-V特性曲线,对量子阱宽度和帽层厚度对I-V特性的影响进行了分析.     

量子共振隧穿二极管的频率特性与分析

用HP8510C网络分析仪测量了AlAs/InGaAs/AlAs共振隧穿二极管的S参数,通过实测曲线拟合提取器件等效电路参数,计算出所研制器件的阻性截止频率为54GHz,并分析了影响器件工作频率的因素.     

一种利用共振隧穿二极管简化电路的分频器设计

提出了一种基于共振隧穿二级管的新型边沿触发D触发器并将之用于构成二进制分频器.详细讨论了设计过程,用SPICE验证了电路的功能,并和已有的设计进行了比较.由于利用了共振隧穿二极管高度的非线性,同CMOS分频器相比,电路中元件的数量可以减少一半.     

一种利用共振隧穿二极管简化电路的分频器设计

提出了一种基于共振隧穿二级管的新型边沿触发D触发器并将之用于构成二进制分频器.详细讨论了设计过程,用SPICE验证了电路的功能,并和已有的设计进行了比较.由于利用了共振隧穿二极管高度的非线性,同CMOS分频器相比,电路中元件的数量可以减少一半.     

栅型共振隧穿晶体管的设计与研制

在研制RTD经验的基础上设计并研制成功栅型GaAs基共振隧穿晶体管(GRTT).文中对该器件的材料结构设计、器件结构设计、光刻版图设计、器件制作、参数测量与分析等进行了系统的描述.所研制出的GRTT最大PVCR为46,最大跨导为8mS,为进一步改善器件性能和参数奠定了基础.     

栅型共振隧穿晶体管的设计与研制

在研制RTD经验的基础上设计并研制成功栅型GaAs基共振隧穿晶体管(GRTT).文中对该器件的材料结构设计、器件结构设计、光刻版图设计、器件制作、参数测量与分析等进行了系统的描述.所研制出的GRTT最大PVCR为46,最大跨导为8mS,为进一步改善器件性能和参数奠定了基础.