[发明专利]高峰谷电流比的共振隧穿二极管晶圆结构及其制备方法

说明书

一种共振隧穿二极管晶圆结构及制备方法。该共振隧穿二极管晶圆结构，包括层叠设置的收集层、双势垒量子阱结构和发射层，所述双势垒量子阱结构包括依次层叠设置的第一AlAs势垒层、第一InGaAs势阱层、第二InGaAs势阱层和第二AlAs势垒层，且所述第一InGaAs势阱层和所述第二InGaAs势阱层之间设置有InAs亚势阱层；其中，所述第一AlAs势垒层靠近所述收集层，所述第二AlAs势垒层靠近所述发射层；或所述第一AlAs势垒层靠近所述发射层，所述第二AlAs势垒层靠近所述收集层。该共振隧穿二极管晶圆结构在相同工作偏压下，有更多的电子实现迁移，电流响应更大，增加了峰谷电流比值。

技术领域

本发明属于纳米电子器件技术领域，尤其涉及一种高峰谷电流比的共振隧穿二极管晶圆结构及其制备方法。

背景技术

太赫兹波因其独特性能，如脉宽窄、高带宽、低光子能量，以及能穿透大部分干燥、非金属、非极性物质和电介质材料，可以用于检测、成像以及集成高宽带无线通讯系统，在各大领域(航空航天、海工装备、安防、医疗、文化遗产等)都有广泛的应用。然而，由于缺乏有效的太赫兹辐射源和检测方法，太赫兹频段的电磁波一直未能得到充分研究与应用。在许多太赫兹实际应用中，都需要使用高功率辐射源照射在目标物体上，以此开展检测、成像等应用。因此，有效的高功率太赫兹辐射源成为技术攻关的重中之重。以共振隧穿二极管(resonant tunneling diode，RTD)为基础的单片太赫兹集成电路(TMIC)的高功率辐射源具有室温工作、高度集成化、体积小、功耗小、频率高、成本低等优势，成为最有潜力的集成太赫兹辐射源。

共振隧穿二极管的峰谷电压比(ΔV＝V_p-V_v)和峰谷电流比(ΔI＝I_p-I_v)的性能直接影响单片太赫兹集成电路辐射源的功率输出。峰谷电压比和峰谷电流比越高，单片太赫兹集成电路辐射源的功率输出越大，它们之间的关系大体可用以下公式来表示，

用于制备该器件的磷化铟基晶圆材料的双势垒量子阱结构对共振隧穿二极管的峰谷电压比(ΔV)和峰谷电流比(ΔI)有直接影响。常用的InP基用于制备RTD器件晶圆具有的双势垒量子阱结构一般由两层未掺杂的AlAs材料作为阻挡层，具有较宽的带间隙(Eg＝2.16eV，室温条件下)，而未掺杂的InGaAs材料作为势阱层，具有较窄的带间隙(Eg＝0.71eV，室温条件下)，从而形成双势垒量子阱结构。这种结构在不同工作偏压下的导带位置变化及其相应的RTD器件的I-V曲线响应电流的增加是有限的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高峰谷电流比的共振隧穿二极管晶圆结构及其制备方法，旨在解决现有的RTD在不同工作偏压下的导带位置变化及响应电流的增加有限的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种共振隧穿二极管晶圆结构，包括层叠设置的集电层、双势垒量子阱结构和发射层，所述双势垒量子阱结构包括依次层叠设置的第一AlAs势垒层、第一InGaAs势阱层、第二InGaAs势阱层和第二AlAs势垒层，且所述第一InGaAs势阱层和所述第二InGaAs势阱层之间设置有InAs亚势阱层；

其中，所述第一AlAs势垒层靠近所述集电层，所述第二AlAs势垒层靠近所述发射层；或所述第一AlAs势垒层靠近所述发射层，所述第二AlAs势垒层靠近所述集电层。

本发明还提供了上述共振隧穿二极管晶圆结构的制备方法，包括如下步骤：

提供衬底；

利用微纳加工技术在所述衬底上生成上述共振隧穿二极管晶圆结构的所述收集层、所述双势垒量子阱结构和所述发射层。