半导体量子器件物理讲座

文章从异质界面的三角势阱中二维电子气的形成人手,计算了二维电子气的量子化能级及其面电子密度.对HEMT器件材料结构参数的优化、器件的电荷控制模型及I-V特性作了分析.     

光照下高电子迁移率晶体管特性分析

以光照下耗尽型AlGaAs/GaAs高电子迁移率晶体管为例,考虑了光生载流子对半导体内电荷密度的影响和光压效应,采用器件的电荷控制模型,分析了光照对器件夹断电压、二维电子气浓度、I-V特性以及跨导的影响.与无光照的情况相比较,夹断电压变小,二维电子气浓度 增大,从而提高了器件的电流增益,增大了跨导.     

量子点器件的三端电测量研究

利用三端电测量方法，研究了调制掺杂二维电子气结构的量子点器件输运特性.报道了可分别测量二维电子气电阻和量子点隧穿电阻的实验方法.实验结果表明：量子点的横向耦合控制了量子点器件在小偏压下的电输运特性. 关键词： 自组装量子点 二维电子气 量子隧穿 肖特基接触     

AlGaAs/InGaAs/GaAs赝配高电子迁移晶体管的kink效应研究

利用二维器件模拟软件MEDICI对AlGaAs/InGaAs/GaAs赝配高电子迁移晶体管器(PHEMT)件进行了仿真，研究了PHEMT器件的掺杂浓度与电子浓度分布，PHEMT器件内部的电流走向及传输特性，重点研究了不同温度和不同势垒层浓度情况下PHEMT器件的kink效应.研究结果表明：kink效应主要与处于高层深能级中的陷阱俘获/反俘获过程有关，而不是只与碰撞电离有关. 关键词： 高电子迁移率晶体管 kink效应 二维电子气     

N极性GaN/AlGaN异质结二维电子气模拟

通过自洽求解薛定谔方程和泊松方程,较系统地研究了GaN沟道层、AlGaN背势垒层、Si掺杂和AlN插入层对N极性GaN/AlGaN异质结中二维电子气(2DEG)的影响,分析表明,GaN沟道层厚度、AlGaN背势垒层厚度及Al组分变大都能一定程度上提高二维电子气面密度,AlGaN背势垒层的厚度和Al组分变大也可提高二维电子气限阈性,且不同的Si掺杂形式对二维电子气的影响也有差异,而AlN插入层在提高器件二维电子气面密度、限阈性等方面表现都较为突出,在模拟中GaN沟道层厚度小于5nm时无法形成二维电子气,超过20nm后二维电子气面密度趋于饱和,而AlGaN背势垒厚度超过40nm后二维电子气也有饱和趋势,对均匀掺杂和delta掺杂而言AlGaN背势垒层Si掺杂浓度超过5×10~(19)cm~(-3)后2DEG面密度开始饱和,而厚度为2nmAlN插入层的引入会使2DEG面密度从无AlN插入层时的0.93×10~(13)cm~(-2)提高到1.17×10~(13)cm~(-2)。     

AlGaN/AlN/GaN高电子迁移率器件的电容电压特性的经验拟合

利用蓝宝石衬底的AlGaN/AlN/GaN 高电子迁移率器件(HEMT)的电容电压(C-V)特性,对电子费米能级与二维电子气面密度的经验关系进行表征,其结果对器件电荷控制模型的建立,跨导及电容表达式的简化有重要意义.文章创新性地提出参数α用于表征二维势阱对沟道电子限制能力,并认为α越小则二维势阱的沟道电子限制能力越强.利用上述经验关系来拟合电容,可以获得与实测电容很好的一致性. 关键词： HEMT 费米能级 C-V特性')" href="#">C-V特性 二维势阱的电子限制能力     

电子气的化学势随温度的变化

本文较为详细地计算了低维电子气的化学势随温度的变化关系，结果表明低维电子气的化学势随温度的变化关系和三维电子气是不同的。     

磷化铟高电子迁移率晶体管外延结构材料抗电子辐照加固设计

为研究磷化铟高电子迁移率晶体管(InP HEMT)外延结构材料的抗电子辐照加固设计的效果,本文采用气态源分子束外延法制备了系列InP HEMT外延结构材料.针对不同外延结构材料开展了1.5 MeV电子束辐照试验,在辐照注量为2×10¹⁵ cm^-2条件下,并测试了InP HEMT外延结构材料二维电子气辐照前后的电学特性,获得了辐照前后不同外延结构InP HEMT材料二维电子气归一化浓度和电子迁移率随外延参数的变化规律,分析了InP HEMT二维电子气辐射损伤与Si-δ掺杂浓度、InGaAs沟道厚度和沟道In组分以及隔离层厚度等结构参数的关系.结果表明:Si-δ掺杂浓度越大,隔离层厚度较薄,InGaAs沟道厚度较大,沟道In组分低的InP HEMT外延结构二维电子气辐射损伤相对较低,具有更强的抗电子辐照能力.经分析原因如下:1)电子束与材料晶格发生能量传递,破坏晶格完整性,且在沟道异质界面引入辐射诱导缺陷,增加复合中心密度,散射增强导致二维电子气迁移率和浓度降低;2)高浓度Si-δ掺杂和薄隔离层有利于提高量子阱二维电子气浓度,降低二维电子气受辐射...     

InAlN/GaN异质结二维电子气波函数的变分法研究

使用变分法推导了InAlN/GaN异质结二维电子气波函数和基态能级的解析表达式,并讨论了InAlN/GaN异质结结构参数对二维电子气电学特性的影响.在假设二维电子气来源于表面态的前提下,使用了一个包含两个变分参数的尝试波函数推导电子总能量期望值,并通过寻找能量期望极小值确定变分参数.计算结果显示,二维电子气面密度随InAlN厚度的增大而增大,且理论结果与实验结果一致.二维电子气面密度增大抬高了基态能级与费米能级,并保持二者之差增大以容纳更多电子.InAlN/GaN界面处的极化强度失配随着In组分增大而减弱,二维电子气面密度随之减小,并导致基态能级与费米能级减小.所建立的模型能够解释InAlN/GaN异质结二维电子气的部分电学行为,并为电子输运与光学跃迁的研究提供了解析表达式.     

电子敏感CMOS部件除气方法北大核心CSCD

电子轰击有源像素传感器(electron bombarded active pixel sensor,EBAPS)作为真空-固体混合型微光器件,其性能和工作寿命一定程度上取决于器件内部真空度保持情况。分析造成EBAPS器件真空度下降的原因,推断出真空度恶化的严重后果,提出提高和保持EBAPS器件内部真空度的手段,通过搭建超高真空除气系统对EBAPS器件中核心部件电子敏感CMOS部件的放气特性进行了研究,并根据研究结果得到最佳的除气工艺参数,为EBAPS数字化微光器件的制备提供了技术基础。     

纳米器件的制备、表征及其应用

利用建立的常规光刻法的纳米加工工艺系统，研制碳纳米管晶体管，单电子晶体管和单电子晶体集成的纳米器件，研制出了90K的单电子晶体管，实现了两单电子晶体管的电容耦合集成，多个单电子晶体管的串联集成以及单电子晶体管与传统器件的集成。     

量子力学可视化的计算机辅助表述——电子云、壳层结构以及共价键的三维重构

文章简要说明如何应用计算机三维重构技术 ,以MATLAB为开发工具研制成一个量子力学可视化的教学软件包中的一个重要组成部分———氢原子和多电子系统电子云、壳层结构和分子共价键的三维重构 .软件中所有形象表述都以量子力学的严格理论计算为基础 ,并且注意到量子力学不同寻常的基本概念的贯彻 .它们涉及到了单电子和多电子系统波函数的计算及其近似处理、密度矩阵的概念、斯莱特 (Slater)行列式等比较深入的数学物理问题     

非晶化与量子限域效应

当材料尺度减小到几个纳米时，材料内部电子结构会表现为分立能级，这就是所谓的量子限域效应。通过晶态和非晶Pd纳米颗粒的单电子隧穿实验发现，在晶态Pd颗粒中能观察到量子限域效应，而在同样大小的非晶Pd颗粒中却没有观察到。考虑到有序／无序结构的静态效应并结合电子散射等动态效应，解释了非晶Pd颗粒实验中没有观察到量子限域效应的原因。这一结果表明，尺寸减小并不足以使纳米体系表现量子行为，原子结构有序度对于决定纳米体系表现经典行为或量子行为具有同等重要作用。     

Electron transport and terahertz radiation detection in submicrometer-sized GaAs/AlGaAs field-effect transistors with two-dimensional electron gas

The electronic transport and response in the terahertz range are studied in field-effect GaAs/AlGaAs transistors with a two-dimensional high-mobility electron gas. The special interest expressed in such transistors stems from the possibility of developing terahertz-range radiation detectors and generators on the basis of these devices. Measurements of the value and the magnetic-field dependence of the drain-source resistance are used to estimate the electron density and mobility in the transistor channel. Results of magnetotransport measurements are employed to interpret the nonresonant detection observed in transistors with a gate width from 0.8 to 2.5 μm. __________ Translated from Fizika Tverdogo Tela, Vol. 46, No. 1, 2004, pp. 146–149. Original Russian Text Copyright ? 2004 by Antonov, Gavrilenko, Demidov, Morozov, Dubinov, Lusakowski, Knap, Dyakonova, Kaminska, Piotrowska, Golaszewska, Shur.     

二维纳米点阵列的Monte-Carlo模拟

介绍了一种利用标准单电子隧穿理论与Monte-Carlo 方法模拟二维量子点阵列的程序.数值计算结果表明,二维量子点阵在低温下有库仑充电行为,其量子功能作用使它显示出可喜的研究价值和应用前景. 关键词： Monte-Carlo 模拟 单电子 量子点阵     

半导体量子器件物理讲座：第五讲 弹道输运器和量子干涉器件

当器件的尺度小型与电子的平均自由程相当时,电子的输运可以看作弹道输运。文章介绍了隧穿热电子晶体管输运放大器和电子能谱仪两种工作模式下的工作原理以及用共振隧穿热电子晶体管做成的记忆器,如果器件的尺寸进一步减小,电子的波动特性也必须考虑,文章介绍了研究这种器件中的输运特性的方法及量子干涉晶体管和量子反射晶体管的工作原理。     

强场物理新进展--强激光在等离子体中加速电子的新机制

相对论强激光与等离子体相互作用中高能电子的产生机制是近年来一直被广泛重视的课题，文章扼要介绍了其中主要的几种加速机制，并特别介绍了作者最近提出的电子在对撞激光场中的随机加速机制。     

Bi_2O_3-Li_2O玻璃的热致变色研究

发现氧化和氧化锂所形成的玻璃有着明显的热致变色现象 .温度系数随氧化含量的增加而上升 ,反映了热致变色现象主要来源于氧化 .这种热致变色现象与半导体同样 ,来源于玻璃中的电子 声子相互作用而产生的随温度变化的光学能隙 .氧化重金属氧化物玻璃中高电子密度和低声子能量的化学键是产生强电子 声子相互作用的主要原因     

Magnetotransport characterization of THz detectors based on plasma oscillations in submicron field-effect transistors

Magnetotransport characterization of field-effect transistors in view of their application as resonant detectors of THz radiation is presented. Three groups of different transistors based on GaAs/GaAlAs or GaInAs/AlGaAs heterostructures are investigated at liquid-helium temperatures and for magnetic fields of up to 14 T. The magnetic-field dependence of the transistor resistance is used for evaluation of the electron density and mobility in the transistor channel. The electron mobility and concentration determined from magnetotransport measurements are used for the interpretation of recently observed resonant detection of terahertz radiation in 0.15 μm gate length GaAs transistors and for the determination of the parameters of other field-effect transistors processed for resonant and voltage tunable detection of THz radiation. From Fizika Tverdogo Tela, Vol. 46, No. 1, 2004, pp. 138–145. Original English Text Copyright ? 2004 by Lusakowski, Knap, Dyakonova, Kaminska, Piotrowska, Golaszewska, Shur, Smirnov, Gavrilenko, Antonov, Morozov. This article was submitted by the authors in English.