2. Modfet-транзисторы.

Значительный интерес вызывают транзисторные структуры на основе Si— SiGe. Рассогласование постоянных решетки составляет 4,2 %, что вызывает механические напряжения в тонком слое гетероструктуры (рис. 3.12).

Структура типа Si—SiGe получается путем осаждения кремния на подложку SiGe. При этом формируется слой напряженного кремния. В таком кремнии скорость дрейфа носителей на 70% выше, чем в обычном кремнии. Это позволяет увеличить быстродействие транзисторов приблизительно на 40%.

Рис. 3.12 Формирование напряженного кремниевого слоя: а— кристаллические решетки Si и SiGe; б — на­пряженный слой кремния.

Транзисторы, сформированные на базе гетеропереходов Si/Si_0,7Ge_0,3 полу­чили название модуляционно легированных транзисторов с затвором Шоттки или MODFET. Подвиж­ность электронов и дырок в канале таких транзисторов достигает значения μ_n= 1270 ÷ 2830 см²/(В∙с) и μ_p= = 800 ÷ 1000 см²/(В∙с). Это позволяет получить высокое значение g_max и f_t. В таком типе транзисторов возможно создание комплементарных пар.

3. Резонансно-туннельные транзисторы.

Когда электроны заключены в области пространства, размеры которого сравнимы с длиной волны электрона и ограниченные потенциальными барьерами, появляются два взаимосвя­занных эффекта. Первый из них — размерное квантование. Другой эффект — резонанс, который наступает при опреде­ленных условиях размерного квантования, в этом случае электронные волны отражают­ся от стенок квантовой потен­циальной ямы.

Если энергетические уров­ни электронов по обе стороны барьеров совпадают по энер­гии, то речь идет о резонансе электронных волн. В этом слу­чае наблюдается резкое возра­стание туннельного тока. Стоит отметить, что размерное квантование и резонанс являются следствием явлении интерференции волн, бегущих в прямом и об­ратном направлениях.

Ка рис. 3.13 приведена N-образная ВАХ арсенид-галлиевого при­бора. В таких приборах в определенном интервале напряжений ток уменьшается с увеличением напряжения. Это объясняется тем, что при определенном напряжении, которое называется резонансным, средняя энергия электронов в материале n-типа смещается и совпа­дает с одним из квантовых уровней в потенциальной яме.

Рис. 3.13. Квантование энергетических состояний в потенциальной яме в зависимости от участка ВАХ квантовых приборов.

При изменении напряжения некоторые энергетические состоя­ния, занятые электронами в легированном арсениде галлия, ока­зываются между квантовыми уровнями в яме. При резонансном напряжении электроны туннелируют по направлениям указанным стрелкой через энергетический барьер в квантовую яму (рис. 3.13).

При долинном напряжении туннелирования не происходит пото­му, что в потенциальной яме нет совпадающих по энергии уровней. N-образной ВАХ обладают и диодные р+—п+ -структуры с межзонным туннелированием носителей заряда.

На основе эффекта резонансного туннелирования созданы тун­нельно-резонансные структуры (ТРС), которые применяются в по­лупроводниковой электронике и оптоэлектронике.

Основными приборами на туннельно-резонансных структурах, в которых можно создать одну или несколько квантовых ям, стали ди­оды и их различные комбинации. В таких структурах возможно обеспечение механизма резонансного переноса электронов в силь­ном электрическом поле.

Такой механизм переноса позволяет электронам набрать значи­тельную энергию по отношению ко дну зоны проводимости узкозон­ного материала, а также получить на выходе структуры моноэнергетический пучок горячих электронов.

Созданы туннельно-резонансные транзисторы, в том числе с квантовыми ямами.