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| 題 名 | Porous Silicon Superlattice Resonant Tunneling Diode=多孔矽超晶格共振穿透二極體之研製 |
|---|---|
| 作 者 | 林嘉弃; | 書刊名 | 新埔學報 |
| 卷 期 | 17 1999.10[民88.10] |
| 頁 次 | 頁249-270 |
| 分類號 | 448.552 |
| 關鍵詞 | 多孔矽超晶格; 共振穿透; 二極體; |
| 語 文 | 英文(English) |
| 中文摘要 | 『共振穿透』的觀念乃是由Chang等人首次提出。而經由實驗證實,其負電阻特性之本質響應時間甚至可達0.1ps;如此高速的特性使得共振穿透二極體在毫米波(微波)振盪電路上具有極高的應用價值;因此共振穿透二極體近年成為國內外學術界及工業界研究開發的重點。 到目前為止,一般負微分電阻元件都是以Ⅲ,Ⅴ族或Ⅱ-Ⅵ族材料為主。我們為使共振穿透二極體也能以矽材料加以實現,以與Si VLSI工業相結合;我們首創以『多孔矽超晶格結構』來實現負微分電阻元件。這種結構乃是利用蝕刻的過程中,加以週期性的光照或週期性的電解電流切換來形成孔隙率的週期變化。再由於不同的孔隙率將可以對應到不同的能隙,我們便可以設計出以矽為材料的 『多孔矽超晶格結構』。藉由類似『Fabry-Perot過濾器』子能帶的穿透原理,我們研製出特性極佳的負微分電阻元件。經過妥善的元件設計之後,該元件在室溫操作下,峰╱谷電流比值可高達5.1。 在本研究中,我們改變超晶格的結構參數;其結果發現,較寬的量子井寬度將會使子能帶降低,相對有效位障升高,而提高了負微分電阻的峰╱谷電流比值;同時,也由於整個結構阻隔長度也跟著變長,而使穿透電流的峰值及谷值均降低。這些研究結果與Ⅲ-Ⅴ族超晶格結構的負微分電阻特性相似,又再一次間接證明『多孔矽超晶格結構』具有與『Ⅲ-Ⅴ族超晶格結構』相似的共振穿透機制。 另外,我們也針對矽基板的濃度進行比較分析,其結果顯示,低濃度的基板中,在金屬與多孔矽之間容易產生蕭基位障,使電流--電壓輸出特性上具有整流效果;另一方面,在高濃度的基板中,由於『能帶彎曲效應』使蕭基位障寬度變薄,利於電子穿透過蕭基位障,致使整流效應消失。此一研究結果將提供研製此元件的一項設計準則。 最後,我們也對此『多孔矽超晶格共振穿透二極體』進行光感測試。而實驗結果發現,該元件對光照與否具有相當敏銳的感測能力,是未來極具潛力的一項斯元件。 |
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