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1、異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HeterojunctionBipolarTransistor簡稱HBT)是異質(zhì)結(jié)電子器件重要的一種。而微分負阻異質(zhì)結(jié)晶體管(NDRHBT)為三端負阻器件,具有負阻、雙穩(wěn)和自鎖等特性,備受關(guān)注。早在1951年,肖克萊就提出了異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的概念。1957年,Kroemer又比較系統(tǒng)地提出了異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的理論,從而引起了人們的極大興趣。1972年,由于化合物半導體工藝的發(fā)展,開始有異質(zhì)結(jié)晶體管的報道,與此同時,硅材
2、料的HBT也在研制中。十幾年前第一只多晶硅發(fā)射極晶體管問世,由于硅上生長了GaAs技術(shù)和SiGe合金技術(shù)的發(fā)展,又引起了新的HBT的結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),HBT解決了發(fā)射效率和基區(qū)電阻之間在基區(qū)摻雜問題上呈現(xiàn)出的矛盾,使雙極器件的發(fā)展向前推進了一大步;另一方面,很早就有人發(fā)現(xiàn)了Ⅲ/Ⅴ族化合物HBT的輸出特性曲線在大電流和高功率輸出時,呈現(xiàn)負阻現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是高功率溫升和電流增益負溫度系數(shù)引起的。 共振隧穿器件(ResonantTunnel
3、ingDevice)是基于量子隧穿現(xiàn)象的一種負阻器件,它具有響應(yīng)速度快、工作頻率高、低電壓、低功耗和多功能等特性,令人矚目。以兩端負阻器件RTD為例,其峰谷間轉(zhuǎn)換頻率理論預(yù)計可達1.5~2.5THz,開關(guān)時間達1.7ps;完成一個異或(XOR)邏輯功能,TTL電路需33個器件,CMOS需16個器件,而RTD只需4個器件。利用這些特點,RTD可在多態(tài)存貯、A/D轉(zhuǎn)換、多值邏輯、分頻、倍頻等方面得到廣泛的應(yīng)用。由于NDRHBT和RTD器件快
4、速發(fā)展和良好的應(yīng)用前景,對兩、三端負阻器件及應(yīng)用顯得越來越迫切。本論文從NDRHBT和RTD的設(shè)計理論、材料設(shè)計和制備、器件結(jié)構(gòu)和工藝的設(shè)計、NDRHBT和RTD測試和分析方法、以及相關(guān)器件的模擬、NDRHBT應(yīng)用電路等方面,對兩、三端負阻器件進行了深入研究。 主要成果如下: 1、設(shè)計、研制出具有一定水平的InGaAs/GaAs微分負阻異質(zhì)結(jié)雙極晶體管。并且,系統(tǒng)地總結(jié)出有關(guān)NDRHBT的設(shè)計理論和實踐的經(jīng)驗。
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