随着当今微电子技术高速发展,对电子器件的频率要求越来越高、功能越来越强大,作为量子效应器件成员之一的共振隧穿二极管(RTD)从其一出现就因为其在超高频方面优异的表现,引起了极大的关注.该论文从实用化角度出发,对GaAs基RTD从材料结构、外延生长、器件制作及测试分析方面进行了系统全面的研究.该论文主要得到以下结果:1.RTD的电源-电压(I-V)特性与势垒厚度紧密相关,在所外延的双势垒材料结构中,势垒大于约3nm时,室温下RTD的I-V曲线将不能表现出明显的负阻现象.SPACER层厚度的增加会改善RTD的峰谷比(PVR-峰值电流与谷值电流强度之比)值,是因为SPACER层的隔离可以使各种散射辅助隧穿几率变小,从而改变了谷值电流.预阱(PREWELL)结构确实可以提高RTD的PVR值,而且同时还可以增加峰值电流;随着PREWELL的宽度的增加,PVR值与峰值电流都会增加,而谷值电流会下降,谷值电流的下降是因为势垒的相对高度增加了,而且束缚作用的增加也使散射辅助隧穿的几率变小了.通过研究温度对RTD的I-V特性的影响得知,RTD的谷值电流的主要来源为电子由热效应带来的在谷值电压下越过势垒而形成的电流.2.观察到随着器件台面面积的增大，峰、谷值电压和峰、谷值电流都会增大，峰、谷值电流密度变化不明显，负阻区趋向于消失.台面面积越小，RTD的峰谷比会越大，越利于以后器件的实际应用，而造成这个现象可能是因为台面面积影响了RTD结构的共振隧穿系数而造成的结果.3.总结了一套简单地制作RTD器件的工艺，并对制作欧姆接触过程中的合金化温度做了研究，得到了在InGaAs做阱材料的RTD中，合金化温度不宜高于500℃的结果，因为高于500℃后的快速热退火，容易造成In富集，从而破坏器件性能.4.通过对不同结构的RTD光致发光光谱的分析，找到了其随结构参数的变化规律，并得到了光致发光光谱中不同结构层中的积分强度对比与隧穿几率的关系，并根据这一关系得出了一个根据RTD积分强度的对比就能预测RTD的一个基本特性负阻现象的方法.5.研究了不同结构RTD在平行磁场中的I-V曲线，发现了磁场可以使RTD的I-V曲线中的平台结构消失的现象，证实了这种平台的结构是由发射极量子阱中的准束缚态与主量子阱中的能级耦合造成的.6.分析了RTD的峰值电压随平行磁场强度的增加而增加的原因，得到了这种峰值电压的这种增加，是由发射极势垒两侧的有效质量的差异而使得两侧的能级在强磁场中的Laudau分裂的基态存在差异，从而造成峰值电压的变化的结论.在磁场中，峰值电流的变化是由共振能级的宽度和隧穿系数决定的.7.采用传统的双势垒结构，在较大的台面面积条件下（12X12μm<2>），制作出性能较好的可在室温条件下工作的RTD器件.其参数为：PVR：3.2;PCD：20kA/cm<2>.对中国RTD材料和器件及集成电路的设计和研制具有重要的参考价值.