双沟道实空间电子转移晶体管设计、研制和特性测量.pdfVIP

第29卷第1期 半导体学报 V01．29No．1 2008年1月 JOURNALOFSEMICONDUCTORS Jan．，2008 双沟道实空间电子转移晶体管的设计、研制 和特性测量* 郭维廉1’2 张世林1 梁惠来1 齐海涛1 毛陆虹1 牛萍娟2 于欣2一 王 伟2 王文新3 陈 宏3 周均铭3 (1天津大学电子信息工程学院，天津300072) (2天津工业大学信息与通信工程学院，天津300160) (3中国科学院物理研究所，北京100080) 摘要：采用双沟道结构和GaAs衬底，成功设计研制了双沟道实空间电子转移晶体管．它具有RSTT典型的“A”形负阻L 10．6，峰值电流跨导约为3×10～S．负阻参数％，y。和开始产生负阻的栅极阈值电压都小于国际上同类器件的报道值， 因此更适合低功耗的运用． 关键词：RSTT；高速化合物三端功能器件；三端负阻器件；热电子器件；电子转移器件 EEACC：2550X；2560PACC：7280E 中图分类号：TN386．3文献标识码：A 文章编号：0253．4177【2008)01．0136．04 ■y特性和宽而平坦的谷值区特性．在改变栅压(VG。= 1 引言 变化，(AI，／AVGs)为3x 实空间转移晶体管(real transfertransistor， space 小于国际上报道的数值，故该器件适宜应用在低功耗领 RSTT)Llj，也称负阻场效应晶体管(negative．resistance域． field—effect transistor，NERFET)心]，还称为电荷注入 transistor，CHINT)[引，它是 晶体管(chargeinjection 2双沟道RSTT设计与研制 利用沟道电场对电子加速形成的热电子越过势垒层转 移到第二导电层，使漏极电流发生分流效应而在源漏电 2．1 RSTT材料结构与器件结构设计 极之间产生微分负电阻的一种场效应晶体管．“real 2．1．1材料结构设计 space”的定义是针对根氏效应在动量空间(momentum space)中从高迁移率的能谷转移到低迁移率的能谷，从 而产生负阻效应而言的．在此实空间的含义就是指“导 电沟道”或“导电层”．最原始的RSTT其导电沟道包括 栅极下的源漏沟道和靠近衬底的第二导电层沟道。1]． 近些年来又进一步将异质结形成的“u”形势阱和 的材料结构．为了尽量减小衬底中的杂质、缺陷上扩的 通过艿掺杂形成的“三角”形势阱作为电子转移的实空 影响，加大了缓冲层的厚度． 间导电沟道，构成了新型的RSTT器件，进一步发展为2．1．2器件结构设计 双沟道。31和三沟道的结构[4]．这种新型的RSTT具有两 个特点：(1)同时兼有两种产生微分负阻的机制，即在迁 移率不同的沟道间电子转移产生的负阻和因电子转移 漏栅之间的距离皆为1．75扯m． 到栅极出现分流效应产生的负阻；(2)其器件结构和工 2．2 RSTT的制作工艺 艺与常规的高电子迁移率晶体管(HEMT)兼容．1996 年李桂荣等人口]首先在国内报道了有关RSTT(当时称 为电荷注入晶体管)研制的情况，可惜当时未能做出具 其中源漏电极合金工艺的要求不仅是金属与源漏区具 有负阻特性的器件．本文利用GaAs衬底，选择了双沟 道结构，设计研制出具有典型RSTT特征的“A”形负阻 *国家重点基础研究发