[發明專利]一種帶GaN子阱的RTD發射區新設計

在審

• 申請號: 201610909347.7
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN106653863A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 高博;劉洋
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06;H01L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電子器件，即共振隧穿二極管（Resonant Tunneling Diode, RTD）。RTD作為太赫茲波信號發射源電子器件之一，一直以來都是研究焦點。近年來的研究報道表明RTD是最快的電子器件，也是振蕩頻率最高的電子器件，其I-V特性中的微分負阻效應使得其極有可能應用于室溫下高功率太赫茲波振蕩源的設計當中，因而GaN基RTD的研究重點在于提高峰值電流、峰谷電流比值以及輸出功率。在目前的研究中，帶GaN子阱的GaN基RTD具有最佳的器件特性。

背景技術

由于GaN作為第三代半導體材料的優良物理特性，使得GaN基RTD是最有望設計出室溫下可靠的高功率太赫茲振器的電子器件，但是目前GaN仍存在如生長工藝不成熟、AlGaN不易摻雜做電極接觸、負阻退化、進一步提高功率、振蕩頻率等困難，所以目前GaN基RTD的研究方向就是解決這些問題，把GaN的優勢轉化成實際的器件表現。

帶GaN子阱的雙勢壘單勢阱RTD的結構從發射極電極到集電極電極依次為：重摻雜的Al_xGa_1-xN發射區、Al_xGa_1-xN隔離區、GaN子阱、Al_yGa₁-_yN/GaN/Al_yGa₁-_yN雙勢壘單勢阱有源區、GaN集電極隔離區、GaN重摻雜的集電區。GaN子阱引入之后，改變了隧穿機制，從而可以得到更大電流，但是AlGaN不易摻雜，在工藝上做電極接觸較困難。

工藝設計中AlGaN的Al組分緩變的結構已經在GaN基的深紫外LED研究中有了報道，于是考慮將這種技術應用于帶GaN子阱的GaN基RTD的設計中，可以避免目前工藝上AlGaN不易摻雜從而做電極接觸困難的問題。

發明內容

本發明針對帶GaN子阱的GaN基雙勢壘單勢阱RTD結構，提出使用Al組分緩變（從0緩變到x）的Al_xGa_1-xN作為發射區，從而實現GaN做發射區的歐姆接觸，避免了工藝上AlGaN摻雜困難，不易做電極接觸的問題，同時保證了發射區能帶的連續性，相較于突變結構避免了發射區形成勢壘，對發射極電流造成影響。

本發明所設計的RTD結構自發射極到集電極依次為：GaN發射區，Al組分緩變的Al_xGa_1-xN發射區、Al_xGa_1-xN隔離區、GaN子阱、Al_yGa₁-_yN/GaN/Al_yGa₁-_yN雙勢壘單勢阱有源區、GaN集電極隔離區、GaN集電區，結構圖如圖1。理論分析表明，本發明所設計的新型發射區結構的RTD可以獲得良好的微分負阻特性，而且輸出峰值電流、輸出功率都比普通結構的GaN基RTD有大幅提升。