器件模拟对AlGaAs/GaAs RTD的特性分析(英文)

使用SILVACO公司的器件模拟软件ATLAS对AlGaAs/GaAs共振隧穿二极管(RTD)进行了器件模拟,得到了不同结构的RTD的I-V特性曲线。对量子阱宽度、掺杂浓度、势垒宽度和高度对RTD的I-V特性的影响进行了详细的分析。     

子阱及非对称势垒对GaN RTD电学特性的影响

利用Silvaco软件对Al0.2Ga0.8N/GaN共振隧穿二极管(RTD)进行仿真,重点研究了InGaN子量子阱结构及相应非对称势垒结构设计对其电流特性的影响。对比分析了子量子阱结构中InGaN的In组分和子阱厚度对RTD微分负阻(NDR)特性的影响,得出了提升器件性能的最佳参数范围。为了克服Al0.2Ga0.8N/GaN RTD势垒低对器件电流峰谷比(PVCR)的影响,在子量子阱结构的基础上引入了非对称势垒结构设计,通过改变收集区侧势垒的高度和厚度,将AlGaN/GaN的Ip和PVCR由基本结构的0.42 A和1.25,提高到了0.583 A和5.01,实现了器件性能的优化,并为今后的器件研制提供了设计思路。     

共振隧穿二极管(RTD)I-V特性的几个问题

对作者研制的 RTD进行了 I-V特性测量 ,并重点分析了 :(1 ) I-V特性的湿度效应 ;(2 )负阻区“表观正阻”现象 ;(3 )用负阻值估算开关时间。以上问题的分析对 RTD的设计和研制有一定的指导作用     

器件模拟对AIGaAs／GaAs RTD的特性分析

使用SILVACO公司的器件模拟软件ATLAS对A1GaAs／GaAs共振隧穿二极管(RTD)进行了器件模拟，得到了不同结构的RTD的I-V特性曲线。对量子阱宽度、掺杂浓度、势垒宽度和高度对RTD的I-V特性的影响进行了详细的分析。     

GaAs/AlGaAs双量子阱实空间转移效应模拟与实验

用投掷法和有限元差分法计算了单周期调制掺杂GaAs/AlGaAs双量子阱的能带结构,得到基态能级与第一激发态的能级差为43.3 meV,并由此推算得到产生载流子横向转移效应的电场强度为1.2~1.8 k V/cm之间.采用MBE技术生长了所涉及的双量子阱结构,通过优化退火条件,获得了较理想的金属—半导体接触条件.在此基础上,测得在电场强度为1.5 k V/cm时,电流—电压曲线呈现出负阻特性.该电场强度区别于GaAs耿氏效应的电场强度,由此判定,产生微分负阻的机理是电子由高迁移率导电层到低迁移率导电层的横向转移所致,即实空间转移.     

双势垒隧道发光结Ⅰ-Ⅴ特性中的负阻现象

制备了含两层绝缘层的双势垒结构隧道发光结,介绍了其结构特点,分析了电子在结中的共振隧穿特性。结合电子隧穿特性及结的发光机理,对结I-V特性中负阻现象的产生及其与表面等离极化激元激发发光的关系进行了研究。     

新型GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器暗电流特性

对基于GaAs/AlGaAs系子带间吸收的一种新型量子阱红外探测器,采用Poisson方程和Schrodinger方程,计算了新器件结构的能带结构、电子分布特性,在此基础上采用热离子发射、热辅助遂穿模型对器件的暗电流特性进行了模拟,计算结果与器件实测的暗电流特性吻合得很好,说明热离子发射、热辅助遂穿机制是形成器件暗电流的主要构成机制,增加垒高、降低阱中掺杂浓度及降低工作温度是抑制器件暗电流的主要途径,计算结果对进一步优化器件的设计将起到重要的理论指导作用．     

新型GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器暗电流特性

对基于 Ga As/ Al Ga As系子带间吸收的一种新型量子阱红外探测器 ,采用 Poisson方程和 Schrodinger方程 ,计算了新器件结构的能带结构、电子分布特性 ,在此基础上采用热离子发射、热辅助遂穿模型对器件的暗电流特性进行了模拟 ,计算结果与器件实测的暗电流特性吻合得很好 ,说明热离子发射、热辅助遂穿机制是形成器件暗电流的主要构成机制 ,增加垒高、降低阱中掺杂浓度及降低工作温度是抑制器件暗电流的主要途径 ,计算结果对进一步优化器件的设计将起到重要的理论指导作用 .     

双势垒隧道发光结的结构特点及其性能分析

成功地制备了Cu-Al2O3-MgF2-Au及Si-SiO2-Al-Al2O3-Au两种结构双势垒隧道发光结。由于双势垒结中第二栅存在着不同的分立能级,电子存在共振隧穿效应,使双势垒隧道结发光光谱的波长范围及谱峰位置比普通单势垒隧道结均向短波方向发生了移动。对双势垒隧道发光结的I-V特性测试表明,I-V曲线中存在着明显的负阻区,分析表明,负阻现象与电子的隧穿特性、表面等离极化激元(SPP)的激发及SPP的耦合发光之间相互关联。     

AlGaAs/GaAs 三角形量子势阱与方形量子阱的界面粗糙散射的比较

We have theoretically studied the mobility limited by interface roughness scattering on two-dimensional electrons gas（2DEG） at a single heterointerface（triangle-shaped quantum well）.Our results indicate that,like the interface roughness scattering in a square quantum well,the roughness scattering at the Al_xGa_1-xAs/GaAs heterointerface can be characterized by parameters of roughness height A and lateral A,and in addition by electric field F.A comparison of two mobilities limited by the interface roughness scattering between the present result and a square well in the same condition is given.     

GaAs/AlGaAs量子阱的输运特性

本文研究了低迁移率GaAs/AlGaAs量子阱的散射机制。由电导测量和Shubnikov de-Haas振荡曲线分别得到输运散射时间τ_0和弛豫时间τ_q(量子散射时间)。在GaAs/AlGaAs量子阱中,τ_0≈τ_q;而在调制掺杂的异质结中,τ_0》τ_q。用量子阱、异质结中起支配作用的散射机构不同很好地解释了实验结果。本文还研究了弱磁场下量子阱的负磁阻效应,这是磁场抑制了电子局域态的结果。     

AlGaAs/GaAs量子阱探测器的吸收光谱研究

从定态Schrodinger方程出发,研究了不同Al组分和不同温度对宽量子阱红外探测器吸收光谱的影响。当体系的费米能级固定后,发现量子阱基态束缚能随着A1组分增长而变大,且相应的吸收光谱峰值趋于短波。环境温度对A1GaAs/GaAs量子阱红外探测器的响应光谱影响不大。通过理论计算定量给出了A1GaAs/GaAs量子阱红外探测器吸收光谱随量子阱阱宽、Al组分和温度变化的规律。     

GaAs/AlGaAs量子阱中电子浓度的自洽计算

应用波函数展开方法,自洽计算了调制掺杂AlGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱中电势能分布、子能级位置、2DEG浓度分布和2DEG面浓度n_s,以及这些参数与量子阱宽度、不掺杂AlGaAs厚度等材料参数的关系.计算表明,量子阱中2DEG n_s比单异质结n_s大2倍左右,量子阱宽度在200-300A之间n_s有个最大值;量子阱太宽时,2DEG主要集中在两边异质结界面附近,变为双异质结.     

MBE生长GaAs/AlGaAs量子阱材料结构及其光学性能研究

系统研究了Ⅰ类组分量子阱结构材料GaAs/AlGaAs的结构设计、材料表征及光学性能.利用分子束外延(MBE)技术生长量子阱材料,原子力显微镜(AFM)测量结果表明样品表面粗糙度达到10-1 nm数量级.X射线双晶衍射测试结果显示材料具备良好的生长质量及晶格完整性.室温光致发光谱探测出量子阱导带电子与价带轻重空穴的复合发光,及施主-受主(D-A)能级间距与GaAs禁带宽度.综合分析结果表明用MBE方法制备实现了与设计结构高度相符的GaAs/Alo.27Gao.73As量子阱样品,为后期器件设计的精确实现提供了理论依据.     

808 nm高功率AlGaAs/GaAs单量子阱远结激光器

设计并研制了一种将p-n结和有源层分开的高功率AlGaAs/GaAs单量子阱远异质结(SQW-RJH)激光器,其发射波长为808 nm,腔长为900 μm,条宽为100μm.其外延结构与通常的808 nm AlGaAs/GaAs单量子阱半导体激光器的结构不同,在p-n结和有源区间多了一层0.3μm厚的p型Al0.3Ga0.7As下波导层.对研制的器件进行了电导数测试,结果显示,与常规AlGaAs/GaAs大功率半导体激光器相比,远结半导体激光器具有阚值电流偏大、导通电压偏高的直流特性.经4 200h的恒流电老化结果表明,器件在老化初期表现出阈值电流随老化时间缓慢下降,输出功率随老化时间缓慢上升的远结特性.     

9μm截止波长128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列

报道了128×128 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列的设计和制作.采用金属有机化学气相淀积外延技术生长外延材料,并在GaAs集成电路工艺线上完成工艺制作.为得到器件参数,设计制作了台面尺寸为300μm×300μm的大面积测试器件;77K下2V偏压时暗电流密度为1.5×10-3A/cm2;80K工作温度下,器件峰值响应波长为8.4μm,截止波长为9μm,黑体探测率DB 为3.95×108(cm·Hz1/2)/W.将128×128元 AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列芯片与相关CMOS读出电路芯片倒装焊互连,在80K工作温度下实现了室温环境目标的红外热成像,盲元率小于1%.     

GaAs/AlGaAs多量子阱材料差分反射光谱

介绍了一种新型的空间调制光谱技术—差分反射 ( DR)光谱技术 .利用振动光束差分反射测试系统 ,获得了 Ga As/Al Ga As多量子阱材料的 DR谱 ,初步分析了 DR信号的产生机制 .通过与材料的 PR谱及反射光谱的一阶微商谱比较分析 ,论证了 DR光谱技术用于多量子阱量子化跃迁观测的理论可行性 ,并从实验角度证明了 Ga As/Al Ga As多量子阱材料的 DR谱具有反射率谱对能量的一阶微商线型特征     

InGaAs／AlAs双势垒RTD单片高速逻辑IC的研制

本文叙述一种新型的基于ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＡＳ双势垒ＲＴＤ单片高速逻辑集成电路的设计和制造技术。由该技术产主的Ｓｃｈｏｔ－ｔｋｙ／ＲＴＤ集成双稳开关已工作到３ＧＨＺ的振荡频率。     

GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器的低电阻欧姆接触工艺研究

介绍了GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器(Quantum Well Infrared Photodetector, QWIP)的低电阻欧姆接触研究情况。结合热处理工艺,通过测试I-V特性对Ni/AuGe/Au金属体系的不同搭配进行了实验,确定了适合n+ GaAs/AlGaAs的电极体系,并对沉积金属后的热处理条件进行了初步研究。在400 ℃、氮气氛围、60 s的条件下,采用传输线模型计算后,在n+ GaAs（1×10¹⁸cm^-3）上取得了比接触电阻为3.07×10^-5Ω.cm²的实验结果。