Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 41

Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 2 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov21984.djvu
Предыдущая << 1 .. 35 36 37 38 39 40 < 41 > 42 43 44 45 46 47 .. 145 >> Следующая

которая вычисляется исходя из средней толщины слоя диэлектрика [54].
Кроме того, на величину емкости может влиять распределение потенциала на
металлических электродах. В результате проникновения электрического поля
в глубь металла
140
Г лава 9
V, 3
Рис. 31. Зависимости туннельного сопротивления асимметричной МДМ-струк-
туры от напряжения. На вставке показана зонная диаграмма при V - 0 [51].
полная емкость фактически равняется двум последовательно соединенным
емкостям [55]:
1/С ** d/&i + 2,3Кт/ет, (58)
где и гт - диэлектрические проницаемости диэлектрика и металла
соответственно, а кт - характерная глубина проникновения электрического
поля в металл (~0,5 А для благородных металлов). Из выражения (58) видно,
что емкость, обусловленная
Туннельные приборы
141
-О,в -0,4 0 0,4 0,8 1,2
~ Напряжение на Ли, В
Рис. 32. Зависимость плотности тока от приложенного напряжения для
нескольких структур А1 - GaSe - Au. Точками представлены
экспериментальные данные, кривыми - результаты вычислений. На вставке
показана зонная диаграмма при приложенном напряжении [56].
вторым слагаемым, составляет 106 пФ/см2. Полная величина емкости единицы
площади при d -> 5 А окажется гораздо меньше Bi/d.
Туннельные МДМ-диоды использовались для изучения связи между энергией и
импульсом в запрещенной зоне монокриста лли-ческих диэлектриков, например
GaSe (Eg *= 2,0 эВ, еч/е0 = 8 и плотность носителей р ^ 3-1014 см-3 при
300 К). GaSe имеет слоистую кристаллическую структуру, что упрощает
изготовление монокристаллических чешуек требуемой толщины "100 А).
Туннельную МДМ-структуру создают путем размещения моно-кристаллического
образца между двумя металлическими электродами, например А1-GaSe-Au
(барьер на границе А1-GaSe равен 1,08 В, а на границе Au-GaSe 0,52 В).
Зонная диаграмма такой структуры приведена на рис. 32 (вставка). Здесь
приведены также результаты измерений на структурах А1-GaSe-Au различной
толщины. Используя одну из J (V)-кривых, можно с помощью формул (44) и
(54) вычислить зависимость импульса от энергии k (Е) для GaSe.
Определение зависимости k (Е) позволяет без использования подгоночных
параметров вычислить значения туннельного тока при любой толщине слоя
диэлектрика. Таким способом были рассчитаны теоретические вольт-амперные
характеристики, приведенные на рис. 32, из которого видно идеальное
142
Глава 9
Никелеб&и
совпадение между теоретическими и экспериментальными данными для всех
значений напряжения и толщины.
Стабильным и воспроизводимым МДМ-диодом является краевой МОМ-диод
(металл-окисел-металл), который отличается строго фиксированной площадью
туннелирования [57 J. На рис. 33 приведено схематическое изображение
такого прибора. Перекрытие между металлической (Ni) полоской шириной 1
мкм и оксидированным краем металлической (Ni полоски, толщина которой
близка к 100 А, приводит к площади туннелирования ~ 10~10 см2. Толщина
слоя окисла (NiO) составляет 10 А. Коэффициент кривизны у (уравнение
(42)) для краевого МОМ-диода со структурой Ni-NiO-Ni лежит в диапазоне 1
-10. Этот прибор можно использовать в качестве широкополосного детектора
и смесителя, поскольку нелинейность его вольт-амперной характеристики
постоянна в диапазоне от звуковых частот и вплоть до частот ближнего
инфракрасного излучения.
9.7. ТУННЕЛЬНЫЙ ТРАНЗИСТОР
За последние годы было предпринято много попыток изобрести или
сконструировать новые твердотельные приборы с лучшими рабочими
характеристиками по сравнению с биполярными или полевыми транзисторами. К
числу наиболее интересных предложений относятся туннельные транзисторы.
Первый туннельный транзистор был создан Мидом в I960 г. [58 J. На рис.
34, а по-
Туннельные приборы
143
Рис. 34. Туннельный МДМДМ-транзистор (а), туннельный МДМП-транзистор (б)
и туннельный МД (р - гг)-транзистор (в) [58, 60, 61 ].
казана энергетическая диаграмма прибора со структурой металл-диэлектрик-
металл-диэлектрик-металл (МДМДМ),
в котором ток течет через первый диэлектрический слой благодаря
туннелированию. После туннелирования из эмиттера в базу энергия
электронов не менее чем на несколько kT превышает энергию Ферми в базе;
эти электроны называются горячими, поскольку они не находятся в тепловом
равновесии с решеткой. Такой транзистор называют также транзистором на
горячих электронах [59]. Спратт, Шварц и Кейн установили, что коэффициент
усиления по току такой структуры можно существенно
144
Глава 9
Металла ческий
Усе, В
Рис. 35. Вольт-амперные характеристики коллектора туннельного МД (р - п)-
транзистора. На вставке показана диаграмма поперечного сечения прибора
[61].
улучшить, заменив коллектирующий диэлектрик полупроводником, образующим
барьер Шоттки со вторым металлом (рис. 34, б) [60]. Максимальная рабочая
частота для МДМП-структуры меньше, чем для биполярного транзистора в
основном из-за того, что в такой структуре время зарядки эмиттера больше
(что обусловлено большой емкостью эмиттера), а коэффициент усиления по
Предыдущая << 1 .. 35 36 37 38 39 40 < 41 > 42 43 44 45 46 47 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed