平面型共振隧穿二极管和其组成MOBILE

为了解决传统台面型共振隧穿二极管制作过程中横向钻蚀问题，提出了一种采用离子注入法在N^＋GaAs衬底上制作平面型共振隧穿二极管，通过离子注入对器件之间进行隔离，取代了台面制作工艺中的通过湿法腐蚀隔离器件的目的．研究了它的I-V特性，测得的峰谷电流比为3．4．研究了由平面型共振隧穿二极管构成的单双稳态逻辑单元，实现了作为反相器的功能．     

纳米硅薄膜中量子点的库仑阻塞效应

用纳米硅薄膜制成了共振隧穿量子点二极管，在77K温度下对其I－V特性进行了测量，得到了具有共振隧穿特征的实验结果。对实验结果分析表明，纳米尺寸晶粒构成的量子点具有库仑阻塞效应。     

纳米硅薄膜中量子点的仓阻塞效应

用纳米硅薄膜制成了共振隧穿量子点二极管，在７７Ｋ温度下对其Ｉ－Ｖ特性进行了测量，得到了具有共振隧穿特征的实验结果。对实验结果分析表明，纳米尺寸晶粒构成的量子点具有库仓阻塞效应．     

空穴型Si/SiGe共振隧穿二极管及其直流参数提取

共振隧穿二极管因其特有的负微分电阻特性,成为一种很有前途的基于能带工程的异质结构量子器件.采用超高真空外延技术,以p型重掺杂硅为衬底生长出以4 nm厚Si0.6Ge0.4层为空穴量子阱、以4 nm厚Si层为空穴势垒的双势垒单量子阱结构.然后用常规半导体器件工艺制成了空穴型共振隧穿二极管.在室温下对面积为8 μm×8 μm的共振隧穿二极管进行测量,其峰值电流密度为45.92 kA/cm2, 电流峰谷比为2.21. 根据测量得到的电流电压特性考虑串联电阻的影响,提取出共振隧穿二极管的直流参数.可以利用这些参数将共振隧穿二极管的直流模型加入SPICE电路模拟软件器中进行共振隧穿二极管电路设计.     

势垒的非对称性对隧穿几率的影响

在有效质量近似的框架下,应用传递矩阵理论研究了势垒的非对称性对单电子隧穿几率的影响.结果表明：隧穿过程的势垒的形状对隧穿几率影响很大,势垒的对称性破坏的越严重,在低能区域发生共振隧穿的可能性越小.这些可以为设计和制造更加优化的共振隧穿器件提供一定的理论指导.     

基于共振隧穿结构的压力传感器稳定性研究

基于共振隧穿结构的压力传感器的优点是灵敏度高且可调,但是稳定性不好,分析了影响振荡稳定性的原因,提出调整I-V特性曲线负阻区宽度及斜率的方法以提高器件的稳定性.利用共振隧穿结构在负阻区域的滞后(Hysteresis)和平台效应(Plateau-like),通过改变结构参数,如量子阱宽度、掺杂浓度等,加宽负阻区域,减小斜率,达到提高器件稳定性的目的.     

基于共振隧穿结构的压阻系数

以共振隧穿结构为压阻器件可以得到较高的灵敏度,但是当实验选择不同的工作偏压时,这种压阻效应表现得极其不同。由于高灵敏度是依靠较高的I-V曲线斜率获得的,因此最初人们希望选择具有较高峰谷比结构作为器件。但是有些区域的斜率过大,以至于压阻效应失去线性及稳定性而变得没有实用价值。另外,在某些工作区域由于共振隧穿结构本身具有的双稳态特性,而使其完全失去压阻特性。本文对这些问题进行了系统分析,并对一个具体的结构,分析其工作区域及特性,给出最高灵敏度可达700左右。     

GaAs／AlGaAs双势垒结构间接电子隧穿的研究

研究双势垒ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ结构在与时间有关的交变电场的作用下电子间接共振隧穿的几率和隧穿电流密度。采用转移矩阵方法给出电子在不同空间位置的波函数，用微扰的方法求出电子波函数的含时系数，最终给出电子隧穿几率和隧穿电流密度、计算结果表明电子隧穿几率曲线中出现附加的隧穿峰和隧穿峰变低，并且随穿电流密度曲线巾出现附加的隧穿台阶，隧穿峰变低和展宽，这主要是由于外加突变电场与Ｅ±ｎω的电子态耦合，为电子隧穿提供间接的通道和路径、这也是设计双势垒电子隧穿器件不可忽略的、上述方法也可以推广到多量子阶系统。     

基于AlAs/InGaAs/GaAs共振隧穿效应的纳机电声传感器研制

本工作设计了一种基于AlAs/InGaAs/GaAs量子隧穿效应的纳机电拍子式声传感器,并采用ANSYS有限元分析软件对敏感元件的布置位置进行了最优化仿真设计。在加工工艺上,采用双空气桥技术和Au/Ge/Ni合金膜系欧姆接触技术有效降低了电容、电阻等对器件结构性能的影响;在传感器的具体加工过程中,共振隧穿结构（RTS）和拍子结构是通过控制孔技术一次流片完成的。对所加工的传感器进行了初步测试,结果表明,传感器频响能较好的与仿真结果相吻合,1.3KHz时同时具有较好的线性特性。     

多重双势垒结构中电子共振隧道效应的理论研究

研究了一维多重双势垒结构中电子共振隧穿效应，给出了透射系数和共振隧穿条件的解析表达式，数值计算并解释了随双势垒内外讲宽度差△ｄ变化的共振隧穿透射能谱，与对应的多重单势垒结构相比，这种多重双势垒结构显示出一些有趣的性质．     

单负材料光子晶体中的可调共振隧穿模

用传输矩阵方法研究了由两种单负材料构成的一维光子晶体的透射特性.研究发现:这种结构的光子晶体具有2个共振隧穿模,并且2个共振隧穿模能够通过改变缺陷层的厚度或改变两种单负材料的厚度比进行调节.这种特性可用来制作可调的双通道滤波器.     

不规则多重垒结构中电子共振隧穿的相对论效应

研究了一维不规则多重垒结构中电子共振隧穿的相对论效应。结果表明系统同时存在两类共振隧穿,一类由能量量子化和长度量子化同时决定,另一类仅由δ势强度决定。与非相对论情形比较后可知,前者是结构型的共振隧穿,后者才是单纯由相对论效应造成的,而且阱宽涨落对相对论型共振隧穿没有影响。     

高k栅栈MOSFET共振隧穿模型

针对高介电常数（k）栅堆栈金属氧化物场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET）实际结构,建立了入射电子与界面缺陷共振高k栅栈结构共振隧穿模型.通过薛定谔方程和泊松方程求SiO2和高k界面束缚态波函数,利用横向共振法到共振本征态,采用量子力转移矩阵法求共振隧穿系数,模拟到栅隧穿电流密度与文献中实验结果一致.讨论了高k栅几种介质材料和栅电极材料及其界面层（IL）厚度、高k层（HK）厚度对共振隧穿系数影响.结果表明,随着HfO2和Al2O3厚度减小,栅栈结构共振隧穿系数减小,共振峰减少.随着La2O3厚度减小,共振峰减少,共振隧穿系数却增大.随着SiO2厚度增大,HfO2,Al2O3和La2O3基栅栈结构共振隧穿系数都减小,共振峰都减少.TiN栅电极HfO2,Al2O3和La2O3基栅栈比相应多晶硅栅电极栅栈结构共振隧穿系数小很多,共振峰少.     

双势垒中杂质原子对量子隧穿的影响

采用计算穿越任意势之透射系数的数值计算方法,得到了在双势垒阱区中有正电杂质时电子隧穿的共振能级、波函数、透射系数.通过与无杂质原子的双势垒量子隧穿情形对比,详细讨论了杂质原子对量子隧穿的影响.数值结果显示,体系的有效势是双势垒与杂质原子库仑势的叠加,当电子能量处于叠加势中的本征能级时,发生共振隧穿,对纯束缚态,不可能发生共振隧穿.此外,还给出势阱中有、无杂质两种情形的波形图,通过对比,可以进一步看出杂质原子对共振隧穿的影响.     

半导体多重直角势垒结构中的电子共振隧穿

把一维Ｎ重直角势垒结构共振隧穿问题的解析工作推广到以多个势垒为单元任意重复排列的统一模型，并考虑了价带的影响。对单元Ｍ为单势垒和双势垒的结构得到简便的透射系数公式。本文结果还证明，发生共振隧穿的电子能量必须位于以Ｍ为原胞的周期系统的允许带内，考虑价带影响后，同等条件下发生共振隧穿的能量明显增大。     

玻璃中量子点之间电子的共振隧穿

在建立玻璃中阻容耦合双量子点模型的基础上,通过分析双量子点的静电能和化学势,讨论了化学势随外加偏压的变化和共振隧穿现象.随外加偏压的增大,当双量子点2个能级的化学势相等时发生共振隧穿现象,在I-V特性曲线上呈现电流峰.玻璃中不同间距的量子点用不同大小的耦合电容来表示.随着玻璃中2个量子点之间耦合电容的增大,2个量子点发生共振隧穿所需要的外加偏压随之增大.     

氮化镓基共振隧穿二极管中极化效应的研究

目的 理论分析极化效应对用于太赫兹波段的氮化镓(GaN)基共振隧穿二极管(RTD)器件特性的影响。方法 通过半导体工艺以及器件模拟工具对GaN基RTD器件进行建模,在此模型的基础上对器件展开详尽的理论分析,从微观机理上揭示极化效应对器件输出特性的影响。结果 提取的存在极化效应的RTD器件的输出特性曲线显示出明显的非反对称性。结论 极化效应是影响器件输出特性的关键因素之一,因此器件性能的提升必须以弱化极化效应为目标。     

自旋轨道耦合与磁场对电子透射率的影响

研究了铁磁体-半导体-铁磁体(F/S/F)准一维系统中电子的透射率.得到如下结论:1) 改变作用在2铁磁体上磁场方向角ρ和θ,电子透射率在满足ρ θ=(2n 1)π时最小,ρ θ=2nπ时最大(其中n=1,2,3,…).2) δ势垒起到了延迟电子共振隧穿峰到来的作用.3) 改变半导体中电子的Rashba自旋轨道耦合常数α会使电子透射产生非周期性共振隧穿现象,并且随着a值的增大相邻共振隧穿峰的间距有增大的趋势.4) 半导体长度的改变虽然不会使相邻共振隧穿峰的间距改变,但会使共振隧穿峰值发生变化.     

硅烯上的克莱因隧穿

基于硅烯的四带低能有效哈密顿量,通过求解狄拉克方程研究了单层硅烯上的势垒隧穿,得出了硅烯中隧穿几率随入射角度的变化关系。当入射方向为正入射时,电子完全透射,隧穿几率不随隧穿势垒宽度和门电压改变而变化,表明在硅烯中可以观察到克莱因隧穿现象。进一步研究了硅烯在常规半导体相、拓扑绝缘体相以及半金属相等不同物相中的量子输运,发现不同的物相对于电子的隧穿影响不大。该研究有助于澄清硅烯上克莱因隧穿的特性,并为基于硅烯的强鲁棒性量子隧穿器件设计提供思路。     

温度对电荷耦合器件的隧穿电阻和隧穿几率的影响

单电子输运器件在集成单电子电路、电学计量和量子信息处理等方面有着广泛的应用前景.金属单电子输运器件具有固定的隧道结,而半导体单电子输运器件则具有可调的隧道结.基于隧穿电阻和隧穿几率的唯象计算公式,详细研究了温度对硅基电荷耦合器件的隧道结的隧穿电阻和隧穿几率的影响,同时讨论了温度和门电压与库仑阻塞条件之间的关系.