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共振隧穿二极管(Resonant Tunneling Diode,RTD)作为一种新型高速两端负阻纳米器件,基于量子隧穿机制,具有量子效应,使RTD有着其它电子器件无法比拟的优点,即具有高频高速、低压低功耗、负阻、双稳态及自锁的特性。RTD不仅可以应用在模拟电路领域,如可以作为高频振荡器产生太赫兹辐射波源,还可以应用到数字电路领域,能够实现复杂的逻辑单元。所以,获得良好的RTD器件性能,具有里程碑意义。本论文主要结合太赫兹波段无限应用前景以及RTD可作为太赫兹辐射波源的重要发展趋势,并针对RTD发展中的关键问题,开展了对RTD的结构设计与优化和外延材料生长等方面的研究,其主要工作如下:1、共振隧穿二极管的结构设计与优化:在共振隧穿理论研究的基础上,设计和优化了以InP为衬底的RTD的外延材料结构,通过控制In组份获得较高振荡频率和输出功率,提高RTD的电流峰谷比,达到较高的10.33:1的结果。2、共振隧穿二极管外延材料结构生长和测试分析:使用金属有机化学气相淀积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)技术对以 InP 为衬底的RTD外延材料结构进行生长,然后利用扫描电子显微镜(Scan Electron Microscope,SEM)、和 X 射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)对外延材料进行表征测试,获得较好的RTD结构外延片。3、开发利用高性能的新材料体系,进行GaN基RTD结构设计、模拟和仿真,获得较好负微分电阻效应,峰谷电流比可达到4.6:1,并且得到了较小的峰值电压,为VP=0.2V。本论文深入研究太赫兹波段RTD器件的外延材料体系及结构参数、制备过程以及新型半导体材料的RTD优化设计,不断提高RTD器件的性能。为以后对RTD的进一步相关研究奠定了坚实的基础。