Abstract
真實空間轉換(RST)元件是基於熱電子在不同材料層間傳輸之原理所製成之元件，此元件之操作模式包括負電阻場效電晶體(NERFET)及載子注入電晶體(CHINT)。近年來以RST原理製作之光電元件也已被發展出來，使得此元件之研究受到很大的注意。本論文之目的即是在研究以砷化鎵基板為基礎之真實空間轉換元件，對於此元件之設計、製作、特性量測及分析均有所探討。雖然RST元件已經被發展多年，但在以砷化鎵基板為基礎之元件上，傳統所使用之AuGe-Ag-Au歐姆接觸必須經由嚴格控制之退火條件才能得到適當的元件特性，使得元件的製作較為困難。為了解決此問題，我們採用了具有淺接面之Pd/Ge歐姆接觸，並對其特性作了一番研究，除了以傳輸線模型(TLM)方法量測其電阻值之外，並以二次離子質譜儀(SIMS)分析 Pd/Ge材料之縱深分佈，實驗結果顯示Pd/Ge歐姆接觸之形成不需嚴格退火條件，其電阻值可達10-6 Ω-cm2之範圍，並具有非常淺之縱深，這些特性使得Pd/Ge歐姆接觸適合用於RST元件上，且使得元件的製作簡易許多。解決了歐姆接觸之問題後，我們製作了以砷化鎵及砷化銦鎵為電子通道的RST元件，使用Pd/Ge歐姆接觸之砷化鎵通道元件顯示其具有良好的負電阻效應及電子轉換效應。對於以砷化銦鎵為電子通道的RST元件，我們使用了不同的銦莫耳組成去探討其對元件特性之影響，結果顯示以砷化銦鎵為通道的元件比以砷化鎵為通道的元件有較大的電子轉換效率及較高的峰谷電流比(Peak-to- Valley Ratio,PVR)；在以In0.15Ga0.85As為通道的元件中，其最佳的PVR室溫可超過3000，在77K的低溫中可超過一百萬(106)，而電子的轉換效率可超過99.9%另外,砷化銦鎵通道之元件具有一個異質接面之效應，此效應造成電子由源極射入通道時即帶有一起始能量，此起始能量提昇了電子的轉換效果，在本研究中此效應以由具有graded AlxGa1-xAs磊晶層之元件特性中得到證明。