论文部分内容阅读
共振隧穿二极管（RTD）是一种基于量子隧穿现象的两端负阻纳米电子器件,它以其特有的高频,高速,负阻等优势特点成为了近年来微电子器件研究的热点。目前国外在RTD高逻辑集成电路的设计、制造和测试等方面的研究已经取得了相当的进展,而国内不管是在RTD的原理还是应用研究上都还比较欠缺,制造出的RTD电子器件的性能还不是很理想。本论文以RTD的材料结构特性的研究为基础,以提高RTD传感器性能为目的,设计了新的RTD材料结构并进行了传感器的加工制造,利用新结构RTD传感器的性能测试来进行设计效果验证。本论文主要介绍了RTD的新材料结构设计及以此制造的传感器测试效果验证。首先从理论层次分析了RTD的隧穿原理和对隧穿过程产生影响的阱结构、垒结构等参数,通过分析参数改变对RTD的影响,以提高RTD器件负阻区域宽度和降低功耗为目标设计了三种RTD对比层结构,同时在RTD传感器结构上设计了5μm×5μm、8μm×8μm、12μm×12μm、20μm×20μm四种敏感单元对比结构。针对这些设计进行了I-V特性测试及不同发射极面积I-V测试、传感器灵敏度特性测试、温度特性测试和串并联实验,对新结构RTD的I-V特性及稳定性进行了重点研究。通过基本的I-V特性测试,得知通过适当增加垒前阱的厚度,可以有效提高器件的负阻宽度并降低开启电压。其次通过不同发射极面积I-V测试实验结果得知发射极面积越小的情况下,器件的I-V特性越好。最后通过传感器灵敏度特性测试实验进行了灵敏度和线性度的测试,实验结果表明RTD传感器的灵敏度(101μV V -1 g-1 )相比胡杰论文中的116μV V -1 g-1有所降低。最后通过温度测试和串并联实验,测试了RTD传感器的温度特性和电学稳定性,实验结果表明RTD器件在集成上具有良好的稳定性,然而一定电压范围内易受到温度的影响.通过以上的几个实验,证明了RTD的结构设计取得了一定的成果,为以后设计高精度RTD传感器提供了参考依据。