Реферат- Введение в наноэлектронику. Введение в наноэлектронику. Методы зондовой нанотехнологии. 1 Физические основы зондовой нанотехнологии
 Скачать 3.55 Mb.
|
.5 Полевые транзисторыПолевые транзисторы (Field-Effect Transistor), или FET-транзисторы, характеризуются максимальной удельной крутизной ВАХ и предельной частотой. На рисунке 12 изображен n-канальный полевой транзистор с затвором Шоттки на арсенид-галиевой структуре (MESFET).  Рисунок 12 - Структура MESFET-транзистора: 1 - контактный n+-слой; 2 - барьерный n-слой; 3 - n+-δ-слой GaAs; 4 - буферный  ; 5 - изоляция; 6 - активный слойПороговое напряжение такого транзистора зависит от степени легирования, толщины канала, а также расстояния от затвора до канала и лежит в пределах от -4 В до +0,2 В. К недостаткам MESFET-транзистора следует отнести трудности создания р-канальных транзисторов для формирования комплементарных структур. .6 HEMT-транзисторыГетероструктурные полевые транзисторы с высокой подвижностью электронов или НЕМТ-транзисторы (High Electron Mobility Transistor) имеют большую крутизну ВАХ и большую предельную частоту. В основе работы НЕМТ-транзисторов лежит идея использования "квантового колодца" в качестве канала. В нем формируется двумерный электронный газ (ДЭГ). За счет потери одной степени свободы подвижность носителей увеличивается примерно вдвое, возрастает и эффективная концентрация носителей. Гетеропереход формируется из широкозонного полупроводника и более узкозонного. На их границе происходит разрыв энергетического уровня. В качестве подзатворного диэлектрика используется широкозонный полупроводник, который вследствие искривления энергетических зон становится обедненным электронами. Канал представляет собой потенциальную яму, образованную в узкозонном проводнике на границе с более широкозонным. Конструкция HEMT-транзистора представлена на рисунке 13.  Рисунок 13 - Структура HEMT-транзистора Разработаны n-канальные и р-канальные НЕМТ-транзисторы, для которых создается потенциальная яма для дырок в узкозонном слое. .7 MODFET-транзисторыДанные транзисторные структуры создаются на основе Si-SiGe. Рассогласование постоянных решетки составляет 4,2%, что вызывает механические напряжения в тонком слое гетероструктуры. Структура типа Si-SiGe получается путем осаждения кремния на подложку SiGe. При этом формируется слой напряженного кремния. В таком кремнии скорость дрейфа носителей на 70% выше, чем в обычном кремнии. Это позволяет увеличить быстродействие транзисторов приблизительно на 40%. .8 Резонансно-туннельные транзисторыКогда электроны заключены в области пространства, размеры которого сравнимы с длиной волны электрона и ограниченные потенциальными барьерами, появляются эффекты размерного квантования и резонанса. Резонанс наступает при определенных условиях размерного квантования, в этом случае электронные волны отражаются от стенок квантовой потенциальной ямы. Если энергетические уровни электронов по обе стороны барьеров совпадают по энергии, то речь идет о резонансе электронных волн. В этом случае наблюдается резкое возрастание туннельного тока. В интервале напряжений от резонансного до долинного наблюдается уменьшение тока при увеличении напряжения, т.к. средняя энергия электронов в материале n-типа смещается и совпадает с одним из квантовых уровней в потенциальной яме. При изменении напряжения некоторые энергетические состояния, занятые электронами в легированном арсениде галлия, оказываются между квантовыми уровнями в яме. При резонансном напряжении электроны туннелируют через энергетический барьер в квантовую яму. При долинном напряжении туннелирования не происходит потому, что в потенциальной яме нет совпадающих по энергии уровней. На основе эффекта резонансного туннелирования созданы туннельно-резонансные структуры (ТРС), которые применяются в полупроводниковой электронике и оптоэлектронике. |