[發(fā)明專利]P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)及制造方法并采用該P(yáng)N結(jié)的二極管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010563375.0
• 申請日: 2010-11-29
• 公開（公告）號: CN102064279A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐仲暉;穆長生
• 申請（專利權(quán)）人: 黑龍江大學(xué)
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/30;H01L51/40
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體電子元器件，具體涉及PN結(jié)及采用PN結(jié)的二極管。

背景技術(shù)

追溯現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可以說起源于半導(dǎo)體領(lǐng)域一個基本結(jié)構(gòu)的發(fā)明，既PN結(jié)。PN結(jié)具有單向整流特性，即施加在PN結(jié)兩端的電壓變化時，PN結(jié)可以給出截止和導(dǎo)通兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，正是這個來源于物質(zhì)本身的特性，推動了人類文明的進(jìn)步，并引發(fā)產(chǎn)業(yè)革命-信息革命。但是現(xiàn)有的PN結(jié)對于單向電流僅能直接輸出兩個穩(wěn)定的、可識別的、可傳遞的狀態(tài)，應(yīng)用傳統(tǒng)PN結(jié)原理制作的集成電路在物理層僅能處理二元問題。由于物理層面的限制，計算機(jī)采用二元體系，既二進(jìn)制運(yùn)算和二值邏輯。二元體系是當(dāng)前人類所認(rèn)知的邏輯體系中運(yùn)算、判斷、傳輸和存儲效率最低的體系，從這一點(diǎn)上看人類的計算機(jī)事業(yè)剛剛起步。為了將高效的多元體系引入計算機(jī)領(lǐng)域，國內(nèi)外的科技工作者進(jìn)行了不懈的努力，從未放棄對其探討。早在上世紀(jì)80年代，隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)和快速發(fā)展，給實(shí)現(xiàn)多值代數(shù)和多值邏輯的計算機(jī)帶來希望，人們企圖運(yùn)用各種狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)多值運(yùn)算和多值邏輯部件，以提高電子計算機(jī)的運(yùn)算、判斷、傳輸和存儲效率。應(yīng)用現(xiàn)有的電子元器件完全可以構(gòu)造多值代數(shù)部件和多值邏輯部件及其關(guān)鍵的狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路。但是狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路所帶來的延時問題成為現(xiàn)有PN結(jié)單元構(gòu)造多值代數(shù)部件和多值邏輯部件主要技術(shù)難題。發(fā)現(xiàn)新的多態(tài)物理效應(yīng)并發(fā)明新的多態(tài)結(jié)構(gòu)是開發(fā)多值代數(shù)運(yùn)算部件和多值邏輯部件的關(guān)鍵，而這個多態(tài)效應(yīng)必須來源于物質(zhì)本身的特性，基于多態(tài)效應(yīng)的多態(tài)輸出結(jié)構(gòu)的PN結(jié)必須像現(xiàn)有的PN結(jié)一樣簡單，這樣才能有效構(gòu)造多值代數(shù)運(yùn)算部件和多值邏輯部件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有PN結(jié)及采用PN結(jié)的二極管對于單向電流不具備穩(wěn)定的、可識別的、可傳遞的三態(tài)直接輸出問題，而提出的P型聚丙烯酰胺/N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)及制造方法并采用該P(yáng)N結(jié)的二極管。

本發(fā)明的P型聚丙烯酰胺/N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)由N型硅片和P型聚丙烯酰胺涂層組成；N型硅片的一側(cè)表面上涂覆P型聚丙烯酰胺涂層。

本發(fā)明的P型聚丙烯酰胺/N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)的制造方法為：在N型硅片表面上直接涂覆P型聚丙烯酰胺水溶液，待干燥后形成P型聚丙烯酰胺涂層，既P型硅片與P型聚丙烯酰胺涂層形成該異質(zhì)PN結(jié)。

本發(fā)明的采用P型聚丙烯酰胺/N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)的二極管由一個P型聚丙烯酰胺/N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)和兩個電極組成；所述的P型聚丙烯酰胺/N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)由N型硅片和P型聚丙烯酰胺涂層組成；N型硅片的一側(cè)表面上涂覆P型聚丙烯酰胺涂層；所述的N型硅片內(nèi)部或表面引出一個電極為陰極，所述的P型聚丙烯酰胺涂層內(nèi)部或表面引出另一個電極為陽極。

本發(fā)明是在發(fā)現(xiàn)P型聚丙烯酰胺/N型硅構(gòu)造的異質(zhì)PN結(jié)具有三態(tài)效應(yīng)基礎(chǔ)之上設(shè)計而成的。由P型聚丙烯酰胺/N型硅構(gòu)造的異質(zhì)PN結(jié)的三態(tài)性是一個物質(zhì)本身的特性，所以在結(jié)構(gòu)上簡單，只要保證兩種物質(zhì)有效接觸即可。以P型聚丙烯酰胺/N型硅構(gòu)造的異質(zhì)PN結(jié)，其輸出特性上明顯具有穩(wěn)定的、可識別的、可傳遞的三種狀態(tài)，他們分別為截止態(tài)、恒流態(tài)和導(dǎo)通態(tài)。

本發(fā)明的有益效果是，P型聚丙烯酰胺/N型硅構(gòu)造的異質(zhì)PN結(jié)可以將施加PN結(jié)上的電壓，無其他輔助電路，條件下自動轉(zhuǎn)換成截止、恒流、導(dǎo)通三個穩(wěn)定狀態(tài)，并且可以通過串聯(lián)電阻轉(zhuǎn)換成低、中、高三檔的電壓值。完全具有典型的三態(tài)基本器件特點(diǎn)。而利用傳統(tǒng)的PN結(jié)單元，必須首先構(gòu)造一個多態(tài)電平轉(zhuǎn)換電路，才可以完成一個電平向?qū)?yīng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明相對后者，結(jié)構(gòu)簡單，三態(tài)特性來源于物質(zhì)本身，不需復(fù)雜的器件組合，在物理層面沒有由于電路組合帶來的延時。

附圖說明

圖1是P型聚丙烯酰胺/N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是采用P型聚丙烯酰胺/N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)的二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是測量電路示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的P型聚丙烯酰胺/N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)由N型硅片1和P型聚丙烯酰胺涂層2組成；N型硅片1的一側(cè)表面上涂覆P型聚丙烯酰胺涂層2，P型聚丙烯酰胺涂層2直接接觸N型硅片1的表面。其制造工藝為：在N型硅片1表面上直接涂覆N型聚丙烯酰胺水溶液，待干燥后形成P型聚丙烯酰胺涂層2，既N型硅片與P型聚丙烯酰胺涂層2形成該異質(zhì)PN結(jié)。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同點(diǎn)在于P型聚丙烯酰胺涂層2中含有硼酸。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式一相同。