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和研制

用分子束外延在半绝缘砷化镓上生长两垒一阱结构,制成RTD单管。经过材料生长设计、工艺设计和版图设计几方面的改进,测得最高振荡频率已达54GHz。     

共振隧穿二极管的直流变温特性

优化设计了GaAs/InGaAs/AlAs双势垒异质结构,采用台面工艺实现了RTD的器件制备,在3³50K温度范围内对器件的直流特性进行了测试分析。实验结果表明,受热电子发射电流的影响,当测试温度T>77K时,GaAs基RTD的直流特性参数随温度变化显著;而当T<77K后,器件直流特性趋于饱和。基于实验数据外推的最高工作温度和极限负阻温度分别为370K和475K。     

共振隧穿二极管

设计并研制出室温工作的共振隧穿二极管,室温电流峰谷比达到7.6:1,最高振荡频率为54GHz。本文对RTD的设计、研制过程、参数和特性测试进行了系统的分析和说明。     

高峰谷电流比的高掺杂发射区In0.53Ga0.47As/AlAs共振隧穿二极管

利用空气桥工艺设计和制作了高掺杂发射区In0.53Ga0.47As/AlAs共振隧穿二极管（RTD）。在室温下,器件的峰谷电流比大于40,峰值电流密度为24kA/cm2。建立了RTD器件等效电路模型,并从直流和微波测试结果中提取出器件参数。高峰谷电流比的RTD器件具有非常小的电容,有利于在微波/太赫兹领域中的应用。     

室温下高峰谷电流比、高峰电流密度的双势垒共振隧穿二极管

在半绝缘GaAs衬底上制作了AlAs/GaAs/In0.1Ga0.9As/GaAs/AlAs双势垒共振隧穿二极管.在GaAs层中加入In0.1Ga0.9As层用以降低势垒两边的势阱深度,从而提高了器件的峰谷电流比和峰电流密度.为了减小器件的接触电阻和电流的非均匀性,使用了独特形状的集电极,总的电流密度也因此提高.薄栅也有助于提高器件的PVCR和峰电流密度.在室温下测得其峰谷电流比高达13.98,峰电流密度大于89kA/cm2.     

硅基隧穿二极管

隧穿二极管是一种很有前途的基于带隙工程的异质结构量子器件,其电流电压(I-V)曲线中所呈现的微分负阻特性能够用于开发多种不同的电路功能。在最近的研究中,空穴型双势垒单势阱共振隧穿二极管得到了实现,为Si1-xGex/Si异质结隧穿二极管器件的改进和电路应用打下了良好的基础。     

不对称势垒对共振隧穿二极管I-V特性的影响

利用Airy函数和传输矩阵方法计算了不对称势垒厚度的InP基AlAs/InGaAs/AlAs DBS结构在偏压情况下的共振透射系数,并通过材料生长和器件工艺制作得到了共振隧穿二极管的直流I-V特性。在峰值电流密度为132kA/cm2下,获得了17.84的电流峰谷比。测试结果还表明不对称势垒厚度的RTD在偏压情况下,当电子从较薄势垒向较厚势垒穿透时,更容易获得高的电流峰谷比,反之可获得较大的负微分电阻电压区域。     

共振隧穿二极管的开关时间特性

用HP8510(C)网络分析仪测量了A1As／InGaAs／AlAs共振隧穿二极管(RTD)的散射参数，通过曲线拟合提取了等效电路参数，估算了RTD的开关时间，通过速度指数估算的RTD上升时间最小可达21ps。     

用于高速电路的InP基共振隧穿二极管制作

在InP衬底上采用感应耦合等离子体刻蚀技术制备了高性能的AlAs/In0.53Ga0.47As/InAs共振隧穿二极管.正向偏压下PVCR=7.57,Jp=39.08kA/cm2;反向偏压下PVCR=7.93,Jp=34.56kA/cm2.在未去除测试电极和引线等寄生参数影响下,面积为5μm×5μm的RTD的阻性截止频率为18.75GHz.最后对非对称的I-V特性进行了分析讨论.     

InP基谐振隧穿二极管的研究

谐振隧穿二极管(RTD)具有高频、低功耗、负阻、双稳态、自锁等优点,在超高速数字电路领域具有非常好的应用前景.加之InP材料固有的优越特性,使得InP基谐振隧穿器件成为目前研究的重点.研究并试制了InP基RTD实验样品,对其直流特性进行了测试分析,器件的最大电流峰谷比(PVCR)达到了17.8.     

肖特基栅型共振隧穿晶体管的制作研究

已研制成了肖特基栅共振隧穿晶体管,在双势垒结构上蒸发铂金形成栅。通过调制准二维电子积累层的面积进而达到控制隧穿电流的目的。并对发射极正反接电压不同而出现的不同调制现象进行了分析。     

GaAs基共振遂穿二极管的材料结构研究

用分子束外延技术在半绝缘GaAs衬底上生长了三种不同材料结构的RTD.主要针对阱结构进行了对比设计,然后对设计结构进行了常温下的I-V特性测试,测试结果中器件的PVCR值最高达到了6,V<,p>降低到了0.41 V.同时常温下测试了其中一种设计结构的敏感单元在四种不同发射极面积下的I-V特性曲线.最后对器件阱结构和发射...     

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 .     

基于共振隧穿二极管的应力检测方法

共振隧穿二极管(RTD)具有微分负阻效应,且其共振隧穿的I-V特性随着廊力的变化而变化,这就是RTD的压阻效应.与半导体材料压阻效应的应用类似,RTD也可用于应力检测.文中研究了两种基于RTD的应力检测方法.在讨论频率-应力检测法的基础上提出了一种新颖的应力检测方法--惠斯通RTD电桥检测法.测试结果表明,基于惠斯通RTD电桥检测法得到的压阻灵敏度随偏置电压可调,町调范围达到三个数量级.     

基于共振隧穿二极管的应力检测方法

共振隧穿二极管(RTD)具有微分负阻效应,且其共振隧穿的I-V特性随着廊力的变化而变化,这就是RTD的压阻效应.与半导体材料压阻效应的应用类似,RTD也可用于应力检测.文中研究了两种基于RTD的应力检测方法.在讨论频率-应力检测法的基础上提出了一种新颖的应力检测方法--惠斯通RTD电桥检测法.测试结果表明,基于惠斯通RTD电桥检测法得到的压阻灵敏度随偏置电压可调,町调范围达到三个数量级.     

高性能InGaAs/AlAs共振隧穿二极管的研制与器件模拟分析

在半绝缘的InP衬底上采用分子束外延的方法生长制备了不同势垒厚度的RTD材料样品,室温下测量的最高峰-谷电流比为18.39.通过模拟得到RTD直流特性与势垒厚度、势阱材料及厚度、隔离层厚度以及掺杂浓度间的关系,对结果进行了分析与讨论.     

谐振隧穿二极管的两种高频小信号模型比较与分析

讨论了谐振隧穿二极管(RTD)的两种微波等效电路模型:类江崎隧道模型(QETM)和量子阱注入传输模型(QWITM)之间的差异,并用最小二乘法拟合实验数据,提取了两种模型的电路参数.理论分析和对拟合结果的比较都说明QWITM比QETM更加精确,而提取到的QWITM的电路参数的合理性也证明了这一点.在此基础上计算了阻性频率fR,并简单介绍fR的影响因素及其提高方法     

谐振隧穿二极管的两种高频小信号模型比较与分析

讨论了谐振隧穿二极管(RTD)的两种微波等效电路模型:类江崎隧道模型(QETM)和量子阱注入传输模型(QWITM)之间的差异,并用最小二乘法拟合实验数据,提取了两种模型的电路参数.理论分析和对拟合结果的比较都说明QWITM比QETM 更加精确,而提取到的QWITM的电路参数的合理性也证明了这一点.在此基础上计算了阻性频率fR,并简单介绍fR的影响因素及其提高方法.