YOSH OLIMLAR
ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI
in-academy.uz/index.php/yo
130
ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ НА КВАНТОВЫХ ЯМАХ
Худайбергенов Абдумухамед Ресул-улы
https://doi.org/10.5281/zenodo.13922814
Аннотация:
В этой статье рассказывается о полевых транзисторах в квантовых
ямах.
Ключевые слова:
квантовых точек, транзистор,
кристалл, Гетеропереходы и
гетероструктуры.
В современном мире полевые транзисторы с каналом в виде массива квантовых
точек представляют собой объекты активного исследования в области электроники и
нанотехнологий. Их уникальные свойства и потенциал позволяют решать ряд
актуальных задач, связанных с созданием новых высокотехнологичных приборов и
систем. В данной работе мы рассматриваем моделирование характеристик таких
транзисторов с целью более глубокого понимания их работы и оптимизации процессов
проектирования и производства.
Кристаллическая структура и твердые растворы.
Краткое объяснение
некоторых основных терминов поможет уяснить основы физики HEMT и pHEMT.
[1]
Кристалл, такой как GaAs, имеет периодическое расположение атомов.
Наименьшая сборка атомов, которая может быть воспроизведена для формирования
всего кристалла, называется примитивной ячейкой. На рисунке 5 показана
примитивная ячейка GaAs. Размер куба называется решеточная постоянная, а, обычно
выражается в ангстремах, A
(1 A
=
10
-10
м) и является функцией температуры. В качестве
примера, решеточная постоянная GaAs составляет 5.653 A
при 300K.
[2]
Один из способов выражения относительных количеств веществ в соединениях -
это путем использования величины, называемой мольной долей. Мольная доля X - это
отношение молей одного вещества в смеси к общему числу молей всех веществ. Для
смеси двух веществ, A и B, мольные доли каждого записываются следующим образом:
Рис. 1:
Примитивная ячейка GaAs.
Гетеропереходы и гетероструктуры.
Гетеропереход - это граница между двумя
различными полупроводниками или материалами с различными структурными или
химическими свойствами. В квантовых устройствах, таких как транзисторы MOSFET или
HEMT, гетеропереходы используются для создания различных слоев с различными
YOSH OLIMLAR
ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI
in-academy.uz/index.php/yo
131
электронными свойствами, что позволяет улучшить электронные характеристики
устройства.
Гетероструктура - это структура, состоящая из слоев различных материалов или
полупроводников, расположенных друг на друге. В квантовой электронике и
устройствах, таких как HEMT и pHEMT, гетероструктуры используются для создания
специальных электронных структур с улучшенными электронными характеристиками,
такими как высокая подвижность электронов или высокая эффективность переноса
заряда.
[3]
Квантовая яма - это тонкий слой полупроводника между двумя барьерами
потенциала, в котором квантовые эффекты оказывают существенное влияние на
поведение носителей заряда. В устройствах, таких как транзисторы MESFET или HEMT,
квантовые ямы используются для ограничения движения носителей заряда в одном или
двух направлениях, что позволяет создавать высокоскоростные и высокочастотные
устройства.
Рис. 2:
Типы-гетеропереходов.
Как уже упоминалось ранее,
pHEMTs/HEMTs
ускоряют поток электронов в канале,
используя гетеропереходы для избежания кулоновского рассеяния. Когда два
различных типа полупроводниковых материалов Материал №1 и Материал №2
соединяются бок о бок металлургически, могут возникнуть три различных типа зон
энергии, как показано на рисунке 9. E
c
и E
V
- это уровни энергии зоны проводимости и
валентной зоны, а
qx
- это электронное аффинное значение.
Итак, существуют три основных типа гетеропереходов. Первый тип называется
охватывающим или гетеропереходом I типа. Второй тип известен как ступенчатый или
гетеропереход II типа. Третий тип - это разрывный гетеропереход II типа.
Основное различие между HEMT (High Electron Mobility Transistor) и PHEMT
(Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor) заключается в используемом
материале и структуре. HEMT обычно использует индий галлие- видий (InGaAs) как
активный слой, тогда как PHEMT использует псевдофазовые материалы, такие как
галлий арсенид (GaAs) и алюминий галлиевидий арсенид (AlGaAs), что позволяет
улучшить электронную подвижность и увеличить скорость устройства.
YOSH OLIMLAR
ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI
in-academy.uz/index.php/yo
132
Транзистор с высокой подвижностью (HEMT).
Псевдоморфный транзистор с
высокой электронной подвижностью (pHEMT) - это одна из технологий, которые
проектировщики и производители СВЧ интегральных схем (MMIC) используют для их
разработки и производства. pHEMT приобрел популярность как основной элемент
многих MMIC, производимых компаниями-электронными производителями, такими
как Mini-Circuits, благодаря своим выдающимся широкополосным характеристикам
производительности, включая низкий уровень фигуры шума, высокую третье
порядковую точку перегрузки и отличную надежность до 40 ГГц и выше. pHEMT
использует гетеропереходы между полупроводниками различных составов и
запрещенных зон для достижения выдающейся высокочастотной производительности.
В этой статье рассматривается физика работы pHEMT, преимущества и результаты
надежности. Также предоставлена ссылка на краткое описание продуктов pHEMT от
Mini-Circuits.
[2]
References:
1.
L.A.A.Warnes. «Diodes». Диссертация. London: Department of Electronic и Electrical
Engineering Loughborough University of Technology, 1994 (цит. на с. 8, 10—12, 23).
2.
Radha Setty. «MMIC Technologies: Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor
(pHEMT)».IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques том 7, номер 5, (2021), с.
12 (цит. на с. 9, 12, 14—17, 21, 22, 25, 71).
3.
Daniel M.Balazs и др. «Colloidal Quantum Dot Inks for Single-StepFabricated Field-Effect
Transistors: The Importance of Postdeposition Ligand Removal». Zernike Institute for
Advanced Materials, University of Groningen (2018) (цит. на с. 15, 34—36).
