Fabrication of an AlAs/In0.53Ga0.47As/InAs Resonant Tunneling Diode on InP Substrate for High-Speed Circuit Applications

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.     

基于SiGe/Si的空穴型共振隧穿二极管

用GS400高真空外延设备制备了空穴型双势垒单势阱共振隧道二极管.常温(293K)直流测试数据为PVCR(峰谷电流比)=1.13,Jp(峰值电流)=1.589kA/cm2,对应的低温(77K)脉冲测试数据为PVCR=1.24,Jp=1.086kA/cm2.两种情况下,较低的PVCR可归结为GexSi1-x/Si异质结构本身的能级特性和热效应.     

基于SiGe/Si的空穴型共振隧穿二极管

用GS400高真空外延设备制备了空穴型双势垒单势阱共振隧道二极管.常温(293K)直流测试数据为PVCR(峰谷电流比)=1.13,Jp(峰值电流)=1.589kA/cm2,对应的低温(77K)脉冲测试数据为PVCR=1.24,Jp=1.086kA/cm2.两种情况下,较低的PVCR可归结为GexSi1-x/Si异质结构本身的能级特性和热效应.     

基于SiGe／Si的空穴型共振隧穿二极管

用GS400高真空外延设备制备了空穴型双势垒单势阱共振隧道二极管，常温(293K)直流测试数据为PVCR(峰谷电流比)=1．13，Jp(峰值电流)=1．589kA／cm^2，对应的低温(77K)脉冲测试数据为PVCR=1．24，Jp=1．086kA／cm^2，两种情况下，较低的PVCR可归结为Ge2Si1-x／Si异质结构本身的能级特性和热效应。     

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.     

高速高效光电探测器的制备、测试及特性分析

报道了一种垂直入射的InP基InGaAs pin光电探测器,介绍了它的制备和测试方法并对器件所展示出的高效,高速,高线性度特性进行了分析。器件的暗电流密度在0和-5V偏压时分别为1.37×10-5 A/cm2和93×10-5 A/cm2;在1.55μm波长,-3V偏压下,器件的线性光响应高达28mW,相应的最大线性电流为17mA,响应度达到0.61A/W(无减反射膜);在-5V偏压下,器件获得高达17.5GHz的3dB带宽。     

InP基共振隧穿二极管太赫兹振荡器的设计与实现

利用InP基共振隧穿二极管（RTD）和加载硅透镜的片上天线设计实现了超过1 THz的振荡器。采用Silvaco软件对RTD模型进行仿真研究,分析了不同发射区掺杂浓度、势垒层厚度、隔离层厚度以及势阱层厚度等对器件直流特性的影响规律。对研制的RTD器件直流特性测试显示：峰值电流密度Jp为359.2 kA/cm²,谷值电流密度Jv为135.8 kA/cm²,峰谷电流比PVCR为2.64,理论计算得到的器件最大射频输出功率和振荡频率（fmax）分别为1.71 mW和1.49 THz。利用透镜封装的形式对采用Bow-tie片上天线和RTD设计的太赫兹振荡器进行封装,测试得到振荡频率超过1 THz,输出功率为2.57μW,直流功耗为8.33 mW,是国内首次报道超过1 THz的振荡器。     

GSMBE-Grown InGaAs/InGaAsP Strained Quantum Well Lasers at 1.84 Micron Wavelength

报道了GSMBE方法生长波长1.84μm的InGaAs/InGaAsP/InP应变量子阱激光器．40μm条宽、800μm腔长的平面电极条形结构器件,室温下以脉冲方式激射,20℃下阈值电流密度为3.8kA／cm2,外微分量子效率为9.3%．     

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.     

中波-长波双色量子阱红外探测器

采用n型掺杂的AlGaAs/GaAs和AlGaAs/InGaA多量子阱材料,基于MOCVD外延生长技术,利用成熟的GaAs集成电路加工工艺,设计并制作了不同结构的中波-长波双色量子阱红外探测器(QWIP)器件,器件采用正面入射二维光栅耦合,光栅周期设计为4μm,宽度2μm;对制作的500μm×500μm大面积双色QWIP单元器件暗电流、响应光谱、探测率进行了测试和分析。在-3V偏压、77K温度和300K背景温度下长波(LWIR)和中波(MWIR)QWIP的暗电流密度分别为0.6、0.02mA/cm2;-3V偏压、80K温度下MWIR和LWIR QWIP的响应光谱峰值波长分别为5.2、7.8μm;在2V偏压、65K温度下,LWIR和MWIR QWIP的峰值探测率分别为1.4×1011、6×1010cm.Hz1/2/W。     

一种高性能InP基谐振隧穿二极管的研制

设计并用分子束外延技术生长了InP基InGaAs/AlAs体系RTD材料,采用传统湿法腐蚀、光学接触式光刻、金属剥离、台面隔离和空气桥互连工艺,研制出了具有优良负阻特性和较高阻性截止频率的InP基RTD单管，器件正向PVCR为17.5,反向PVCR为28,峰值电流密度为56kA/cm^2,采用RNC电路模型进行数据拟合后得到阻性截止频率为82.8GHz，实验为今后更高性能RTD单管的研制,以及RTD与其他高速高频三端器件单片集成电路的设计与研制奠定了基础。     

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。     

Self-consistent transit-time model for a resonant tunnel diode

We present a self-consistent compact model for the small-signal impedance of a resonant tunnel diode (RTD) with a finite collector transit time. The effect of the collector transit time on the device impedance is described for three In/sub 0.53/Ga/sub 0.47/AsAlAs-InAs RTDs with current densities ranging from 14 kA/cm/sup 2/ to 570 kA/cm/sup 2/ with various collector spacer lengths for dc biasing in both the positive and negative differential resistance regions.     

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。     

一种基于RTD和HEMT的单片集成逻辑电路

介绍了一种基于共振隧穿二极管(RTD)和高电子迁移率晶体管(HEMT)的单片集成电路.采用分子束外延技术在GaAs底层上重叠生长了RTD和HEMT结构.RTD室温下的峰谷电流比为5.2∶1,峰值电流密度为22.5kA/cm2.HEMT采用1μm栅长,阈值电压为-1V.设计电路称为单稳态-双稳态转换逻辑单元(MOBILE).实验结果显示了该电路逻辑运行成功,运行频率可达2GHz以上.     

Nine-state resonant tunneling diode memory

The authors demonstrate an epitaxial series combination of eight pseudomorphic AlAs/In_0.53Ga_0.47As/InAs resonant tunneling diodes (RTDs) grown by molecular beam epitaxy on InP. This series RTD produces an eight-peak multiple negative differential resistance characteristic with a peak-to-valley current ratio (PVR) exceeding 2 per peak at a peak current density of approximately 6 kA/cm ². Hysteresis in the current-voltage characteristic is reduced by uniformly Si doping the double-barrier resonant tunneling region at a density of 5×10¹⁶ cm^-3. Using this multiple-peak RTD in series with a field-effect transistor load, a nine-state multivalued memory circuit is demonstrated     

InP-base resonant tunneling diodes

We have fabricated Ino.53Ga0.47As/AlAs/InP resonant tunneling diodes (RTDs) based on the air-bridge technology by using electron beam lithography processing. The epitaxial layers of the RTD were grown on semiinsulating (100) InP substrates by molecular beam epitaxy. RTDs with a peak current density of 24.6 kA/cm2 and a peak-to-valley current ratio of 8.6 at room temperature have been demonstrated.     

InP基共振遂穿二极管器件（RTD）研究

我们在实验中对InGaAs/AlAs/InP共振遂穿二极管（RTD）材料结构进行了优化设计,并用MBE设备在(100)半绝缘InP单晶片上生长了RTD外延材料。我们采用电子束光刻工艺和空气桥互连技术,制作了InP基RTD器件。并在室温下测试了器件的电学特性：峰值电流密度24.6kA/cm2,峰谷电流比(PVCR)为8.6。