室温下Si/Si1-xGex共振隧穿二极管的数值模拟

采用量子水动力学(QHD)模型模拟了35nm Si/Si1-xGex空穴型共振隧穿二极管(RTD)在室温下的I-V特性.模拟过程中,引入second upwind,Schafetter-Gummel(SG)和二阶中心差分法相结合的离散方法对方程组进行离散,保证了结果的收敛性.还模拟了不同的器件结构,对结果的分析表明器件的势垒厚度和载流子有效质量都会对RTD的负阻效应产生影响.在室温下(T=293K),当x=0.23时,模拟结果的峰谷电流比为1.14,与实验结果相吻合.     

GeSi/Si共振隧穿二极管

GeSi/Si共振隧穿二极管主要包括空穴型GeSi/SiRTD、应力型GeSi/SiRTD和GeSi/Si带间共振隧穿二极管三种结构。着重讨论了后两种GeSi/Si基RTD结构;指出GeSi/Si异质结的能带偏差主要发生在二者价带之间(即ΔEv>ΔEc),形成的电子势阱很浅,因此适用于空穴型RTD的研制;n型带内RTD只有通过应力Si或应力GeSi来实现,这种应力型RTD为带内RTD的主要结构;而带间GeSi/SiRITD则将成为更有应用前景的、性能较好的GeSi/SiRTD器件结构。     

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.     

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.     

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。     

共振隧穿二极管研究进展

简要评述共振隧穿二极管（ＲＴＤ）器件研究进展。重点探讨以下问题：为什么ＲＴＤ研究经久不衰？器件理论模型达到何等水平？器件特性、结构和材料方面有哪些关键？围绕这些问题,介绍了有关基本概念,对ＲＴＤ器件物理模型和特性近来的研究成果和前景进行了分析,并提要性地和同类的其它量子器件作了比较。     

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。     

三势垒共振隧穿结构中极大增强的光生空穴共振隧穿

研究了电子隧穿出射端嵌入1.2 μm厚n型弱掺杂GaAs层的三势垒双阱隧穿结构,观察到了隧穿峰谷比高达36的光生空穴共振隧穿峰.研究证实1.2 μm厚n型弱掺杂GaAs层在光照下产生的大量光生空穴以及空穴隧穿出射端的23 nm宽的量子阱中量子化的空穴能级对空穴隧穿谷电流的限制作用,是导致高峰谷比的光生空穴隧穿现象的主要原因.     

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.     

自组装Si量子点阵中室温共振隧穿及微分负阻特性

报道了自组装Si量子点（Si-QDs）阵列在室温下的共振隧穿及其微分负阻特性. 在等离子增强化学气相沉淀系统中,采用layer-by-layer的淀积技术和原位等离子体氧化方法制备了Al/SiO2/Si-QDs/SiO2/Substrate双势垒结构. 通过原子力显微镜和透射电子显微镜检测,证实所获得的Si-QDs阵列中Si量子点平均尺寸为6nm,并具有较好的尺寸均匀性（小于10%). 在对样品的室温I-V和C-V特性的测量中,直接观测到由于Si量子点中分立能级而引起的共振隧穿和充电效应：I-V特性表现出显著的“微分负阻特性(NDR)" ;而C-V特性中也同样观测到位置相对应、结构相似的峰结构,从而证实了I-V和C-V特性中的峰结构都同样来源于电子与Si量子点阵列中分离能级之间的共振隧穿和充电过程. 进一步研究发现,Si量子点阵列中共振隧穿和NDR特性所特有“扫描方向”和“速率”依赖性及其机制,与量子阱的情况有所不同. 通过所建立的主方程数值模型,成功地解释并重复了Si量子点阵中共振隧穿所特有的输运特性.     

A DBRTD with a High PVCR and a Peak Current Density at Room Temperature

AlAs/GaAs/In0.1Ga0.9As/GaAs/AlAs double-barrier resonant tunneling diodes(DBRTDs) grown on a semi-insulated GaAs substrate with molecular beam epitaxy is demonstrated.By sandwiching the In0.1Ga0.9As layer between GaAs layers,potential wells beside the two sides of barrier are deepened,resulting in an increase of the peak-to-valley current ratio (PVCR) and a peak current density.A special shape of collector is designed in order to reduce contact resistance and non-uniformity of the current;as a result the total current density in the device is increased.The use of thin barriers is also helpful for the improvement of the PVCR and the peak current density in DBRTDs.The devices exhibit a maximum PVCR of 13.98 and a peak current density of 89kA/cm2 at room temperature.     

自组装Si量子点阵中室温共振隧穿及微分负阻特性

报道了自组装Si量子点(Si-QDs)阵列在室温下的共振隧穿及其微分负阻特性.在等离子增强化学气相沉淀系统中,采用layer-by-layer的淀积技术和原位等离子体氧化方法制备了Al/SiO2/Si-QDs/SiO2/Substrate双势垒结构.通过原子力显微镜和透射电子显微镜检测,证实所获得的Si-QDs阵列中Si量子点平均尺寸为6nm,并具有较好的尺寸均匀性(小于10%).在对样品的室温I-V和C-V特性的测量中,直接观测到由于Si量子点中分立能级而引起的共振隧穿和充电效应:I-V特性表现出显著的"微分负阻特性(NDR)";而CV特性中也同样观测到位置相对应、结构相似的峰结构,从而证实了I-V和C-V特性中的峰结构都同样来源于电子与Si量子点阵列中分离能级之间的共振隧穿和充电过程.进一步研究发现,Si量子点阵列中共振隧穿和NDR特性所特有"扫描方向"和"速率"依赖性及其机制,与量子阱的情况有所不同.通过所建立的主方程数值模型,成功地解释并重复了Si量子点阵中共振隧穿所特有的输运特性.     

自组装Si量子点阵中室温共振隧穿及微分负阻特性

报道了自组装Si量子点(Si-QDs)阵列在室温下的共振隧穿及其微分负阻特性.在等离子增强化学气相沉淀系统中,采用layer-by-layer的淀积技术和原位等离子体氧化方法制备了Al/SiO2/Si-QDs/SiO2/Substrate双势垒结构.通过原子力显微镜和透射电子显微镜检测,证实所获得的Si-QDs阵列中Si量子点平均尺寸为6nm,并具有较好的尺寸均匀性(小于10%).在对样品的室温I-V和C-V特性的测量中,直接观测到由于Si量子点中分立能级而引起的共振隧穿和充电效应:I-V特性表现出显著的"微分负阻特性(NDR)";而CV特性中也同样观测到位置相对应、结构相似的峰结构,从而证实了I-V和C-V特性中的峰结构都同样来源于电子与Si量子点阵列中分离能级之间的共振隧穿和充电过程.进一步研究发现,Si量子点阵列中共振隧穿和NDR特性所特有"扫描方向"和"速率"依赖性及其机制,与量子阱的情况有所不同.通过所建立的主方程数值模型,成功地解释并重复了Si量子点阵中共振隧穿所特有的输运特性.     

基于Si/Si1-xGex/Si异质结双极性晶体管的微波功率器件电流密度的数值拟合计算

采用异质结双台面双极型结构设计微波功率器件,选择Si作发射区和集电区,Si1-xGex合金作基区的n-p-n型异质结双极性晶体管,利用数学方法,通过实验数据,采用MATLAB得到了一个比线性化更精确的禁带宽度Eg在300 K时关于Ge组分变化的方程.并用数值方法计算出集电区电流密度Jc随VBE变化的直流方程,与实验结果相符,并得到一个最佳的Ge组分值.     

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 .