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异质结双极晶体管(HBT)的特点具有宽带隙的发射区,能大大提高发射结的载流子注入效率,降低基区串联电阻,其优异的性能包括高速、大功率、低噪声、线性度好、单电源工作等,广泛应用于微波毫米波电路、高速数字电路、模/数转换器、光通信及移动通信等领域。 本文首先叙述了HBT的原理、特性、结构设计、典型材料、器件结构和模拟,以及GaAs基HBT结构的研究状况,然后详细描述了AlGaAs/GaAs,InGaP/GaAs,GaAsSb/GaAs三种GaAs基HBT器件的材料生长、制作工艺及其特性。 本文所做的主要工作有: 1.生长AlGaAs/GaAs材料体系的HBT,通过制作大尺寸器件验证其直流特性,并对器件制作工艺进行优化。由于AlGaAs和GaAs品格常数十分接近,材料生长和器件制备都比较成熟,研究AlGaAs/OaAs HBT可为其他新型HBT材料研究奠定基础。通过设计突变结和缓变结AlGaAs/GaAs HBT,综合考虑Be的扩散和基区的晶体质量,优化基区的生长条件,制备了大尺寸的HBT器件,通过其直流特性和频率特性的测试结果,表明器件的均匀性和输出特性的线性度都比较好。 2.由于InGaP/GaAs在材料性能和器件制作上具有AlGaAs/GaAs无法比拟的优势,InGaP/GaAs HBT成为目前GaAs基HBT研究和应用的主流。在国内MBE系统上首次引进分解GaP产生P这一新型固态P源来生长InGaP外延层,得到高质量InGaP外延层。利用选择性腐蚀可以精确地完成器件各台面的刻蚀,制作出均匀性和输出特性的线性度都比较好的InGaP/GaAs HBT器件。 3.GaAs/GaAsSb HBT(MM HBT)由于兼备GaAs的相对低成本和InP HBT的高频等优点,有着广泛的应用前景。作者根据以前的实验结果,设计并生长了GaAs/GaAso.89 Sbo.99双异质结HBT结构材料,对制作的大尺寸的器件的直流特性进行了测试和分析。MM HBT是一个非常值得研究的方向。