隧穿型量子效应薄膜材料制备技术

探讨了隧穿型量子效应薄膜材料制备技术,并应用分子束外延方法制备了典型结构外延材料GaAs基共振隧穿二极管,经过器件验证,得到了较好的结果.重点讨论了关键制备技术,包括束流精细控制和间歇式生长方式,主要是为了生长出更接近完美的晶体结构和晶体表面,并分析了测试结果和器件验证结果,最终得出整套隧穿型量子效应薄膜材料制备技术.     

PIN结构GaInAsSb红外探测器的PSPICE模型

研究了PIN结构GaInAsSb红外探测器的暗电流特性，建立了器件的PSPICE模型。模拟结果与实际测试结果基本符合。计算结果表明，器件表面和内部的缺陷及表面复合电流对器件的反向特性起主要作用，当反向偏压大于0.35V，缺陷引起的隧穿电流对器件暗电流起主要作用。     

基于隧穿磁阻效应的非侵入式高灵敏度电流传感器研究

隧穿磁阻器件是新一代磁半导体传感器,其具有高灵敏度、可实现交直流混合测量的特点。该研究介绍一种基于隧穿磁阻器件的高灵敏度非侵入式表贴电流传感器设计方法。该传感器可非侵入式安装在铜排表面实现毫安级微弱电流的测量。计算毫安级电流在铜排表面产生的感应磁场大小并提出了隧穿磁阻器件的参数选型依据。进一步设计信号调理电路并提出利用分段拟合算法弥补高灵敏度隧穿磁阻器件线性范围较小的缺陷。最后,搭建测试验证平台验证传感器设计方法。结果表明,所设计的传感器可覆盖毫安至1A的测量范围,在百毫安范围内,绝对误差小于1mA,在百毫安至1A范围内,传感器的相对误差小于2%。     

基于共振隧穿结构的压阻系数

以共振隧穿结构为压阻器件可以得到较高的灵敏度,但是当实验选择不同的工作偏压时,这种压阻效应表现得极其不同.由于高灵敏度是依靠较高的I-V曲线斜率获得的,因此最初人们希望选择具有较高峰谷比结构作为器件.但是有些区域的斜率过大,以至于压阻效应失去线性及稳定性而变得没有实用价值.另外,在某些工作区域由于共振隧穿结构本身具有的双稳态特性,而使其完全失去压阻特性.本文对这些问题进行了系统分析,并对一个具体的结构,分析其工作区域及特性,给出最高灵敏度可达700左右.     

自对准栅型谐振隧穿晶体管试制

针对谐振隧穿二极管(RTD)在通用电路应用中的局限性,提出并设计了自对准栅型谐振隧穿晶体管结构,进行了材料的分子束外延,采用传统湿法腐蚀、金属剥离、台面隔离和空气桥互连工艺,初步研制出具有较明显栅控能力的谐振隧穿晶体管(RTT)单管,其峰值电流密度高达80.8 kA/cm2,峰谷电流比为3.6,负阻阻值在20Ω左右.研究还发现,器件的峰值电流随栅压增大而减小,谷值电流随栅压增大而增大,而且出现零点分离.这些现象与栅的纵向位置控制不当有关,可以通过减小栅间发射极宽度,缩短栅与势垒层距离,和减小发射层掺杂浓度得到改善.     

极化效应对AlN/GaN共振隧穿二极管电流特性的影响

本文采用半经验紧束缚能带理论,通过自洽计算薛定谔方程和泊松方程研究了AlN/GaN共振隧穿二极管中极化效应对电流的影响.结果发现,极化效应导致电流曲线发生不对称性,并影响电流的共振电压位置,这与实验报道的结果相一致.并且随着极化电荷的增加,在一定的偏压条件下,只能观测到一个子能级隧穿或者根本没有负微分电阻现象发生.     

极化效应对AIN／GaN共振隧穿二极管电流特性的影响

本文采用半经验紧束缚能带理论，通过自洽计算薛定谔方程和泊松方程研究了A1N／GaN共振隧穿二极管中极化效应对电流的影响。结果发现，极化效应导致电流曲线发生不对称性，并影响电流的共振电压位置，这与实验报道的结果相一致。并且随着极化电荷的增加，在一定的偏压条件下，只能观测到一个子能级隧穿或者根本没有负微分电阻现象发生。     

新型磁性隧道结材料及其隧穿磁电阻效应

典型的磁性隧道结是“三明治”结构,即由上下两个铁磁电极以及中间厚度为1 nm量级的绝缘势垒层构成.当外加磁场使两铁磁电极的磁矩由平行态向反平行态翻转时,隧穿电阻会发生低电阻态向高电阻态的转变.自从1995年发现室温隧穿磁电阻(TMR)以来,非晶势垒的AlOx磁性隧道结在磁性随机存储器(MRAM)和磁硬盘磁读头(Read Head)中得到了广泛的应用,2007年室温下其磁电阻比值可达到80％.下一代高速、低功耗、高性能的自旋电子学器件的发展,迫切需要更高的室温TMR比值和新型的调制结构.2001年通过第一性原理计算发现:由于MgO(001)势垒对不同对称性的自旋极化电子具有自旋过滤(Spin Filter)效应,单晶外延的Fe(001)/MgO(001)/Fe(001)磁性隧道结的TMR比值可超过1000％,随后2004年在单晶或多晶的MgO磁性隧道结中获得室温约200％的TMR比值,2008年更是在赝自旋阀结构CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结中获得高达604％的室温TMR比值.伴随着新势垒材料的不断发现和各种磁性隧道结结构的优化,共振隧穿和自旋依赖的库仑阻塞磁电阻等新效应以及磁性传感器、磁性随机存储器和自旋纳米振荡器及微波检测器等新器件逐渐成为科学和工业界所关注的研究与应用热点.对磁性隧道结(MTJ)材料及其器件应用研究和进展进行了简要介绍.     

基于AlAs/InGaAs/GaAs共振隧穿效应的纳机电声传感器研制

本工作设计了一种基于AlAs/InGaAs/GaAs量子隧穿效应的纳机电拍子式声传感器,并采用ANSYS有限元分析软件对敏感元件的布置位置进行了最优化仿真设计.在加工工艺上,采用双空气桥技术和Au/Ge/Ni合金膜系欧姆接触技术有效降低了电容、电阻等对器件结构性能的影响;在传感器的具体加工过程中,共振隧穿结构(RTS)和拍子结构是通过控制孔技术一次流片完成的.对所加工的传感器进行了初步测试,结果表明,传感器频响能较好的与仿真结果相吻合,1.3KHz时同时具有较好的线性特性.     

新工艺生长的InGaN量子点的结构与电学性质研究

利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术，采用一种称为低温钝化的新生和方法成功地生长出多层InGaN/GaN量子点。这种方法是对GaN表面进行钝化并在低温下生长，从而增加表面吸附原子的迁移势垒。采用原子力显微镜清楚地观察到该方法生长的样品中岛状的量子点。从量子点样品的I-V特性曲线观察到了共振隧穿引起的负阻效应，其中的锯齿状峰形归因于零维量子点的共振隧穿。