共振隧穿二极管(Resonant Tunneling Diode)是基于量子隧穿现象的一种新型负阻器件,它具有响应速度快、工作频率高、工作电压低、功耗低以及功能多等许多令人瞩目的优点。在传统CMOS器件逐步趋近于尺寸限制之时,共振隧穿器件越来越显示出它的重要性。天津大学电信学院新型半导体器件与集成技术研究小组是国内首家研制成功RTD单管的单位。在室温下,其RTD单管的电流峰谷比达到7.6,最高振荡频率达到54GHz。在此基础上,本课题组和国防重点实验室合作,也成功研制出了RTT(共振隧穿晶体管),其电流峰谷比PVCR最高达到47。本文在介绍完超晶格的基本理论知识之后,详细分析和研究了共振隧穿二极管的工作原理,把RTD具有物理意义的电流—电压方程通过PSPICE的电压控制电流源建立起直流模型,并进一步探讨了影响RTD I-V特性的因素,从而加深了对共振隧穿器件的认识。另外针对传统的台面型RTD在结构以及工艺过程中的不足,提出了用新的自对准工艺制作新型平面结构的共振隧穿二极管,它不仅提升了器件的性能,而且能够做到与硅工艺的兼容。论文最后分析了基于共振隧穿器件的部分电路,这为研究和设计更为复杂的电路奠定了基础。本篇论文从原理分析、结构设计、电路模拟等方面并结合测试结果对共振隧穿器件进行了全面而严谨的论述,为今后进一步开展对隧穿器件的研究和应用奠定了基础。