Abstract
在這篇論文裡, 描述了以砷化鎵為基礎的真實空間轉換元件的設計, 製作 以及特性分析。真實空間轉換元件的操作原理是兩個導電層間的熱載子轉 換過程, 包含了兩個操作模式, 分別為負電阻電晶體模式和電荷注入式電 晶體模式。負電阻電晶體模式可用作微波震盪器, 放大器, 負電阻邏輯閘 等用途。電荷注入式電晶體則可用作微波電晶體, 倍頻器, 電荷注入式電 晶體邏輯閘等應用。最近, 關於真實空間轉換電晶體的發光功能也有人提 出報告。由於這種元件具有一些獨特的性質, 因此真實空間轉換電晶體的 發展很具潛力。我們製作了三種不同通道摻雜濃度的 GaAs/AlGaAs 結構 元件, 並且與 InGaAs/AlGaAs 結構元件相比較。所得到的結果如下。若 是要求負微分電阻效果明顯, 則在以砷化鎵為基礎的元件上應該採用無通 道摻雜的元件設計。若是要求電荷注入效果明顯, 在以砷化鎵為基礎的元 件上應該採用輕通道摻雜的元件設計。使用 InGaAs/AlGaAs 結構的元件 由於有較高的位能障以及較高的電子移動率，在負電阻電晶體模式和電荷 注入式電晶體模式都有較佳的表現。此外, 降低元件的源極和汲極與集極 間的歐姆接觸面積可以減低由冷電子越過位障層所造成的漏電流。關於元 件的高頻特性我們也做了一些量測, 通道長度 4微米的元件其短路電流增 益截止頻率約為 1兆赫的範圍。我們相信本質的真實空間轉換元件可以操 作在更高的頻率。改善元件高頻特性應該從降低元件漏電流和降低源極和 汲極電阻著手。