GaAs基雙勢壘超晶格量子阱RTD器件研究.pdf

1、RTD(Resonant Tunneling Diode)是一種具有微分負(fù)阻效應(yīng)的納米器件，具有負(fù)阻、雙穩(wěn)自鎖、高頻高速、低壓低功耗等特性。目前關(guān)于RTD在集成電路領(lǐng)域應(yīng)用已投入了大量的研究，并已經(jīng)取得了一些應(yīng)用成果。隨著MBE(分子束外延)、MOCVD(金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積)等精密生長技術(shù)的發(fā)展，RTD已經(jīng)成為了率先投入生產(chǎn)的納米量子器件之一。但由于國內(nèi)對RTD理論和應(yīng)用的研究還比較欠缺，工藝上原子級精度的集成外延控制技術(shù)還有待改善

2、，使得制造出的RTD性能不是很理想。
　　本文以GaAs基RTD為研究對象，首先概述了RTD的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，比較詳細(xì)的探討了其電流傳輸機(jī)理，并建立了GaAs基器件結(jié)構(gòu)和物理機(jī)理的電學(xué)特性數(shù)學(xué)模型；在此基礎(chǔ)上初步設(shè)計了比較合理的GaAs基RTD器件結(jié)構(gòu)；使用SILVACO公司的器件仿真軟件Atlas對此結(jié)構(gòu)進(jìn)行了器件的電學(xué)特性仿真，研究透射系數(shù)與外加偏壓以及材料結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，NDR(微分負(fù)阻特性)隨材料結(jié)構(gòu)參數(shù)(主要包括勢壘

3、寬度、勢阱寬度以及集電極和發(fā)射極摻雜濃度等)以及勢壘高度等的變化規(guī)律。通過理論計算和仿真優(yōu)化，初步總結(jié)了對稱DBS(雙勢壘單勢阱) RTD中適合低壓低功耗的多值邏輯電路應(yīng)用的比較的合理的材料結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　為了降低RTD的峰、谷值電壓和非共振隧穿電流，更好的應(yīng)用于多值邏輯電路中，本文提出了一種改進(jìn)方法，主要是采用非對稱雙勢壘RTD結(jié)構(gòu)，通過改變非對稱RTD勢壘高度和勢壘寬度，在反向偏壓下實現(xiàn)提高透射系數(shù)，進(jìn)一步降低峰值電壓和非共振