автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Разработка технологического метода повышения эксплуатационных показателей нелинейных преобразователей спектра радиосигналов путем применения AlGaAs гетероструктур

На правах рукописи УДК 621.382

Малышев Константин Васильевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НЕЛИНЕЙНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СПЕКТРА РАДИОСИГНАЛОВ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ AlGaAs ГЕТЕРОСТРУКТУР.

05.27.06 - Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2004

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете

им. Н.Э.Баумана.

Научный руководитель -

доктор физико-математических наук, профессор Иванов Ю.Д.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Панфилов Ю.В.

кандидат технических наук, доцент Меныыенин Ю.В.

ФГУП ЦНИИ «Комета»

Защита состоится

2004 г. в

часов на заседании

диссертационного совета Д.212.141.18 в Московском государственном техническом университете им. Н.Э.Баумана по адресу:

105005, г. Москва, 2-ая Бауманская ул., д.5. Просим выслать Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана.

Автореферат разослан " № " Телефон для справок 267-09-63

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Цветков Ю.Б.

Подписано к печати А.НМг. Зак.163; объем 1,0 п.л. Тир. 100 Типография Ml ТУ им.Н.Э. Баумана

1. Общая характеристика работы 1.1. Актуальность работы

Основными тенденциями развития технологических процессов в производстве радио - электронных систем (РЭС) сегодня являются технологии для обеспечения повышения рабочих частот до сотен гигагерц, расширения рабочей полосы частот до десятков гигагерц, обработки импульсов наносекундной длительности, расширения динамического диапазона до 140 дБ, выполнения РЭС в виде одной интегральной схемы типа процессора. В состав большинства РЭС (радио - локационных станций, систем цифровой связи и специальных РЭС) входит супергетеродинный приемник, основным узлом которого является нелинейный преобразователь спектра радиосигналов.

Поэтому для выполнения вышеперечисленных задач актуальна разработка технологического процесса, обеспечивающего улучшение характеристик такого нелинейного преобразователя. Он состоит из смесителя и гетеродина. Основной характеристикой смесителя является его частотный спектр, то есть зависимость мощности от частоты на выходе смесителя, когда на его вход поступают гармонические колебания гетеродина и сигнала. Этот спектр определяется нелинейной вольтамперной характеристикой (ВАХ) диода в смесителе (Рис. 1.1).

Поэтому для улучшения характеристик нелинейного преобразователя актуальна задача создания технологии для

производства диода с такой формой ВАХ

которая приводила бы к желаемому виду частотного спектра смесителя, в частности к уменьшению интеркомбинационных составляющих п\Уг±П1\Ус частот гетеродина и сигнала (где пит- целые числа). Все ныне применяемые диоды имеют экспоненциальную ВАХ вида =а-[ехр(рЦ)-1]. Таковы, например, диоды с барьером Шотки (ДБШ) и диоды с - переходами. Большая кривизна такой экспоненциальной ВАХ

приводит к обилию интеркомбинационных частот гМ^г^П^с в спектре смесителя вместо одной полезной частоты

Чтобы в смесителе увеличить долю мощности сигнала, преобразуемую в эту единственную полезную частоту в нынешних смесителях

применяют частотные фильтры, уменьшающие мощность

1

интеркомбинационных составляющих п\Уг±П^с. Эти фильтры препятствуют вышеперечисленным тенденциям развития технологии в производстве РЭС, в частности, из-за своих больших размеров делают невозможным изготовление смесителя в виде одной интегральной схемы.

С другой стороны, со времени появления первых диодов известны идеальные формы ВАХ (степени N в формуле 1(Ц)~иК) диодов, дающие теоретический минимум интеркомбинационных составляющих гетеродина и

сигнала, но не было ни материала с такими ВАХ, ни технологии его изготовления.

Для амплитудных детекторов оптимальна кусочно - линейная (N=1) с изломом в начале координат. Для смесителя на основной гармонике гетеродина желательна квадратичная (N=2) ВАХ 1(Ц)~и2 (Рис. 1.2). Эта идеальная ВАХ имеет гораздо меньшую кривизну, чем экспонента, и дает спектр смесителя, состоящий только из 5 спектральных линий. Дня гармоникового смесителя желательна

ф ток1(Ц#ехр(и)

1г

Рис. 1.3. Искомый материал.

кубическая диода

Эта ВАХ имеет кривизну больше, чем у квадратичной ВАХ и меньше, чем у экспоненциальной ВАХ. Кубическая ВАХ дает спектр смесителя из 8 спектральных линий.

Таким образом, актуальны следующие вопросы: 1. Существует ли материал, из которого можно пытаться создать диод с неэкспоненциальной ВАХ (Рис. 1.3).

2. Если такой материал существует, то какова связь его характеристик со степенью его ВАХ.

3. С какой точностью нужно задавать эти характеристики, чтобы получить заданную степень ВАХ.

4. Какой технологический метод позволит изготовить этот материал с нужной точностью.

Итак, объектом исследования является диодный нелинейный преобразователь спектра радиосигнала, а предметом исследования -материал для диода с заранее заданной неэкспоненциальной формой ВАХ и технологический процесс изготовления этого материала.

1.2. Цель и задачи работы

гетерослои

. АКЗаАв гетеро-структура.

В качестве кандидата на роль материала с неэкспоненциальной ВАХ можно рассмотреть стопку слоев квантоворазмерной толщины из тройного твердого раствора AlxGai_xAs (Рис. 1.4), иными словами, AlGaAs квантоворазмерную гетероструктуру. Из литературы известно, что начальные участки ВАХ J=J(U) резонансно - туннельных диодов (РТД), построенных из таких AlGaAs гетероструктур, имеют ВАХ менее крутые, чем экспонента.

Итак, гипотезой исследования является предположение о том, что материалом с заранее заданной неэкспоненциальной ВАХ может служить слоистая квантоворазмерная AlGaAs гетероструктура (называемая в дальнейшем просто AlGaAs гетероструктура).

Таким образом, относительно слоистых AlGaAs гетероструктур как нового материала для получения заданной формы ВАХ есть три актуальных технологических вопроса:

1. Какова связь характеристик (параметров) АЮаАв гетероструктуры со степенью N ее ВАХ 1(Ц)~иы.

2. С какой точностью нужно задавать эти параметры, чтобы получить заданную степень ВАХ AlGaAs гетероструктуры.

3. Какой технологический метод позволит изготовить AlGaAs гетероструктуру с нужной точностью.

Итак, цель работы заключается в следующем: разработать технологический метод повышения эксплуатационных показателей нелинейных преобразователей спектра радиосигналов путем применения AlGaAs гетероструктур.

Для достижения этой цели надо решить следующие задачи 1. Установить пригодность AlGaAs гетероструктуры на роль материала с неэкспоненциальной ВАХ.

2. Установить связь параметров АЮаАз гетероструктуры со степенью ее ВАХ.

3. Построить диаграммы этой связи с указанием допусков на параметры для получения заданной степени ВАХ.

4. Определить технологический метод нанесения пленок, позволяющий изготовить АЮаАз гетероструктуры с нужной точностью по этим диаграммам.

5. Проверить этот метод на макетах диодов и смесителей.

При решении этих задач использовались следующие методы.

1. Метод молекулярно - лучевой эпитаксии для изготовления АЮаАз гетероструктур,

2. Метод математического моделирования для решения следующих задач.

а. Установление пригодности АЮаАз гетероструктуры на роль материала с неэкспоненциальной ВАХ.

б. Установление связи параметров АЮаАз гетероструктуры со степенью ее ВАХ.

в. Установление связи этой ВАХ со спектром смесителя на диоде из этой гетероструктуры.

1.3. Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложены слоистые АЮаАз гетероструктуры в качестве нового материала для получения заданной формы ВАХ.

2. Определен технологический метод нанесения пленок, позволяющий изготовить АЮаАз гетероструктуры с наперед заданной степенью ВАХ для нелинейных диодных преобразователей спектра радиосигналов.

3. Предложена аналитическая модель начального участка ВАХ РТД, позволяющая установить связь параметров АЮаАз гетероструктуры со степенью ее ВАХ.

4. Технологический метод и предложенная модель ВАХ проверены на макетах диодов и смесителей.

5. Расчитаны и получены АЮаАз гетероструктуры с кубической ВАХ, близкой к оптимальной ВАХ для гармоникового смесителя.

1.4. Практическая ценность работы

Практическая ценность работы заключается в том, что:

1. Предложены слоистые АЮаАз гетероструктуры в качестве нового материала для получения заданной формы ВАХ.

2. Построены диаграммы связи параметров АЮаАз гетероструктуры со степенью ее ВАХ.

3. Определен технологический метод нанесения пленок, позволяющий изготовить ЛЮаЛ гетероструктуры с нужной точностью по этим диаграммам

4. Технологический метод проверен на ЛЮаЛ гетероструктурах с заданной кубической ВАХ, близкой к оптимальной ВАХ для гармоникового смесителя.

5. Разработана методика численного моделирования спектров смесителей по заданным ВАХ диода.

6. Созданы и испытаны макеты смесителей с диодами на базе ЛЮаЛ гетерсструктур с заданной кубической ВАХ.

/.5. Основные положения, представляемые к защите

1. Слоистые ЛЮаЛ гетероструктуры в качестве нового материала для получения заданной формы ВАХ.

2. Технологический метод нанесения пленок, позволяющий изготовить ЛЮаЛ гетероструктуры с наперед заданной степенью ВАХ для нелинейных диодных преобразователей спектра радиосигналов.

3. Аналитическая модель начального участка ВАХ РТД, позволяющая установить связь параметров ЛЮаЛ гетероструктуры со степенью ее ВАХ.

4. Диапазон степеней ВАХ ЛЮаЛ гетероструктур, которые позволяет получить разработанная технология.

5. Диаграммы связи параметров ЛЮаЛ гетероструктуры со степенью ее ВАХ.

6. Методика численного моделирования спектров смесителей по заданным ВАХ диода 1=1(Ц).

1.6. Реализация и внедрение результатов работы

Разработанные методики и алгоритмы внедрены в учебно -образовательный процесс каф. РЛ-6 МГТУ им. Н.Э.Баумана, применены в производстве опытных образцов диодов, которые были использованы при изготовлении смесителей в ФГУП «ЦНИРТИ».

1.7. Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 2 международных конференциях.

1.8. Публикации

По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

1.9. Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 183 страницах машинописного текста, иллюстрируется 151 рисунком и 5 таблицами, состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы из 111 наименований.

2. Содержание работы

Во введении рассмотрены актуальность, цель, задачи, научная новизна и практическая ценность работы, указаны объект, предмет и гипотеза исследования и применяемые методы» э также приведены основные результаты и положения, представляемые к защите.

В первой главе проведен обзор разнообразных методов нанесения пленок под углом зрения их пригодности к изготовлению квантоворазмерных гетероструктур, так как в качестве нового материала для получения заданной формы ВАХ предполагается рассматривать AlGaAs гетероструктуры. С этой целью проведен сравнительный анализ следующих методов: термическое и электроннолучевое испарение, химическое

осаждение из паровой фазы, ионно - плазменные методы (включая магнетронное

напыление), плазмохимическое осаждение, а также 3 вида эпитаксий: лазерная,

жидкофазная и молекулярно - лучевая (МЛЭ) (Рис. 2.1). Подробно метод МЛЭ рассмотрен в следующем разделе об изготовлении с его помощью AlGaAs гетероструктур вместе со схемой отражательной дифракции быстрых электронов (ДБЭ или RHEED). Здесь рассмотрены только те характерные черты МЛЭ, которые сближают его с ранее рассмотренными методами эпитаксий и описываются комбинированные варианты МЛЭ с другими методами. Из этого обзора сделан вывод, что самым перспективным при разработке технологии многослойных квантоворазмерных гетероструктур является метод МЛЭ в сочетании с дополнениями типа плазменной активации.

Во второй главе проведен обзор тенденций развития РЭС с применением квантоворазмерных гетероструктур. Необходимость этого обзора вызвана тем обстоятельством, что при разработке новых технологических процессов и материалов надо знать, каким требованиям должен удовлетворять новый материал, для каких приборных применений он предназначен. В частности, для диода из нового материала с

неэкспоненциальной ВАХ нужно знать, какова связь характеристик (параметров) материала со степенью его ВАХ, и с какой точностью нужно задавать эти параметры, чтобы получить заданную степень ВАХ. Поэтому этот обзор физико - технологических аспектов применения квантоворазмерных

гетероструктур в электронике проведен с упором на вид их ВАХ по следующим направлениям.

1. Какие квактоворззмеркые гетероструктуры давно применялись в микроэлектронике и стали прообразом квантоворазмерных приборов.

2. Как связаны с размерами центральной токопроводящей области тип гетероструктуры и вид ее ВАХ (Рис. 2.2). Какие способы расчета ВАХ квантоворазмерных гетероструктур применяются ныне и какова эквивалентная электрическая схема резонансно-туннельного диода (РТД).

3. Каковы проблемы технологии, связанные с требуемыми атомными точностями изготовления гетероструктур.

4. Какие шумы токопереноса исследуются в гетероструктурах ныне. В частности, каковы физико - технологические особенности фликкер — шума, дробового, теплового и

квантового шумов в

квантоворазмерных гетероструктурах.

В третьей главе проведено математическое моделирование для выяснения связи параметров AЮaAs квантоворазмерной гетероструктуры со степенью ее ВАХ. Для этого расчитана вероятность прохождения Z(E) электрона поперек

квантоворазмерных слоев (иными словами, прозрачность этих слоев для электрона проводимости) в зависимости от напряжения и параметров слоев РТД. Затем получена аналитическая формула ВАХ (2.1) квантоворазмерных гетероструктур для диодов и показано, как из нее получаются формула экспоненциальной ВАХ диода с барьером Шотки (ДБШ), а также

BI ■■"»•» "«-i /Я

0« Ев«в 1f «в S^^pf i Ев-0 20 ав

• 4 62 J ДБШ

Рис. 2.4. Диапазон степеней ВАХ при Цмх^О-5 В.

характерная величина сопротивления контакта между атомами и максимальная теоретически достижимая плотность тока в таких квантоворазмерных гетероструктурах. Из этого математического моделирования сделаны следующие выводы.

1. Слоистые AlGaAs

квантоворазмерные гетероструктуры годятся в качестве нового материала для получения заданной формы ВАХ N ВАХ J(U)~UN. Эта степень нужна разная для разных типов преобразователя спектра. На Рис. 2.3 некоторые требуемые формы квадратичная (N=2) и кубичная (N=3) сравниваются с единственно доступной на сегодня экспоненциальной ВАХ ДБШ.

1. Предложенная аналитическая модель начального участка ВАХ РТД позволяет установить связь параметров AlGaAs гетероструктуры со степенью ее ВАХ. Для это1 о получена формула [1, 2] начального участка ВАХ J=J(U) РТД (2.1), совпадающая с формулой Шульмана -Брокерта ВАХ РТД [3, 4] на участке до пикового тока. Предложенная модель содержит

параметр а^ехр(-РЕв), определяющий степень N ВАХ. Этот ключевой параметр а зависит от эффективной высоты барьера Ев = Eo-Ef, который должен

преодолеть электрон, чтобы попасть с уровня

Ферми Ef предбарьерных слоев на резонансный уровень Ео потенциальной яме между барьерными слоями. При изменении Ец от 0 до 0,2 эВ форма ВАХ J(U)~UN

меняется от

линейной (N=1) до пятой (N=5) степени (Рис. 2.4).

м i

РТД ЕвМ.1б»В

I

U

и

«

«

Рис. 2.5. Спектры смесителя на ДБШ и на РТД при R=50 Ом.

2. Далее на основе такой модели можно получить диаграммы этой связи и найти диапазон степеней ВАХ AЮaAs гетероструктур, которые позволит получить разрабатываемая технология.

В четвертой главе проведено численное моделирование спектров смесителей по заданной ВАХ диода (Рис. 2.5). Необходимость такого моделирования вызвана тем, что именно спектр нелинейного преобразователя определяет потери мощности в нем на преобразование сигнала, то есть искомую эксплуатационную характеристику, улучшаемую в

20 0 0 0^ 0 04 0 06 0 01 0 1 0 12 0 14 016 0 19 0 2

0 1 2 3 4 5 8 Т • 9 10 11 12

0 40 62 ее к 95 Н 51 га 50 75 К 66 75

Рис. 2.6. Зависимость спектра РТД от Ев без смещения Ц).

настоящей работе.

Особое внимание обращено на «квадратичную» и «кубичную » спектральные линии (Рис. 2.6), так именно они определяют потери преобразования в обычном и гармониковом смесителях радиосигналов. Показано, как с поведением этих линий при изменении напряжения смещения связаны преимущества РТД над ДБШ в спектральной области.

Изучено влияние сопротивления нагрузки на спектры и найден диапазон возможных спектров смесителей на РТД. Из проведенного численного моделирования спектров смесителей по заданным ВАХ диода сделан вывод, что применение AlGaAs гетероструктур с наперед заданной степенью ' ВАХ в нелинейных диодных преобразователях спектра радиосигналов увеличивает мощность полезных спектральных составляющих от 3 до 20 дБ в зависимости от вида преобразователя и от режима его работы (рабочего диапазона напряжений).

В пятой главе описано, как методом молекулярно — лучевой эпитаксии (МЛЭ) были изготовлены искомые АЮаАз квантоворазмерные гетероструктуры с заданной степенью ВАХ (Рис. 2.7). Сначала описаны эффузионные ячейки, контроль роста монослоев по картине на экране ДБЭ (Рис. 2.8) и измерение потоков наносимых материалов А1, Юа, Аз, 81 ионизационной лампой.

Затем определяются

точности задания параметров А1ЮаАз гетероструктуры,

которые связаны с процессом эпитаксиального роста:

количество К, химсостав (молярная доля алюминия и концентрация легирующей

примеси кремния 81п) и толщины слоев Ьп 0. Эти параметры влияют на степень ВАХ посредством изменения параметра Ев разработанной

описанной в предыдущих разделах.

аналитической модели ВАХ, Химический состав слоев описывается двумя величинами.

1. Молярной долей алюминия х(А1) в тройном сплаве А1хСа1_ ^Аз в диапазоне от хА1=0 до хА1=1, причем она задается с погрешностью ±0.01.

2. Концентрацией п81 легирующей примеси 81 в диапазоне от п81 =1013 см""3 до п81 =1019 см-3, причем она задается с погрешностью ±1015 см"3.

Толщина Ь слоев задается в диапазоне от Ь=0,565 нм до Ь=2000 нм с погрешностью 0,565 нм (толщина одного монослоя ЮаАз).

Затем с учетом этих допустимых погрешностей были получены диаграммы связи параметров АЮаАз кваптоворазмерной гетероструктуры со степенью N ее ВАХ (Рис. 2.9). Эти диаграммы есть зависимости Ев(хА1,М,п) введенного ранее модельного параметра от трех параметров

гетероструктуры: 1) М - толщины среднего слоя ЮаАз ямы, 2) хА1 -содержания алюминия в барьерных АЮаАз слоях по обе стороны этого среднего слоя, 3) п81 - концентрации легирующей примеси 81 в самых

—- 1Й22»- пятна

дифракции

первичный

пучок

зеркальный

пучок

Рис. 2.8. Вид на экране ДБЭ.

крайних GaAs слоях. Для этого сначала привлекается результат, полученный в третьей главе, в виде зависимости энергии Ео резонанса прозрачности Z(E) от двух параметров - толщины М среднего слоя С гаЛх ямы и высоты Уь потенциальных АЮаАв барьеров. Далее высоту Уь этих барьеров с достаточной точностью связали с молярной долей алюминия хА1 в тройном сплаве А1хОа1_хАз известным соотношением Уь = и таким образом получили зависимость величины Ео от толщины М слоя GaAs ямы и от содержания хА1 алюминия в барьерных AlGaAs слоях.

Расчеты показали, что на энергию Ео резонанса остальные параметры слоев оказывают слабое влияние. При изменении ширины GaAs слоя потенциальной ямы, (не содержащей алюминия) в диапазоне от М =5 до М =10 GaAs монослоев (по 0,565 нм каждый) и при изменении молярной доли хА1 алюминия в тройном сплаве А1хСа1_хА5 барьерных Таблица 1.

слоев в диапазоне от хА1 =0,4 до хА1= 1

энергия Ео резонанса меняется в диапазоне от Е0 =0,15 эВ до Е0 =0,28 эВ. Соединением полученных результатов для

зависимостей Ео (хА1, Nw) и Erfn) в формуле Ев(хА1, Nw, п) = Ео(хА1, Nw) -Е|.{п), был получен набор

диаграмм Ев(хА1, Nw,

п) в виде зависимостей Ео(хА1, Nw) при разных значениях концентрации п.

В полученных диаграммах Ев(хА1, М, п) определили области параметров AlGaAs слоев, нужные для получения требуемой степени N.

Эти области зависят от заранее заданного рабочего диапазона напряжений Umax нелинейного преобразователя спектра, то есть от планируемой амплитуды гетеродина, как показано в Таблица 1.

Разработанный технологический метод был проверен на получении AlGaAs гетероструктур с заранее заданными кубической ВАХ (N=3) и кусочно - линейной ВАХ (N=1). Для изготовления AlGaAs гетероструктуры

Umax Ев,эВ N Umax, Ев, эВ N

,в В

0,0+0,02 1 0,0+0,05 1

0,05+0,02 2 0,10±0,02 2

0,3 0,10+0,02 3 0,5 0,15+0,02 3

0,1540,02 4 0,18+0,01 4

0,20±0,02 5 0,20+0,01 5

с ВАХ третьей степени из областей на вышеописанных диаграммах был получен следующий набор параметров слоев (Таблица 2). Допустимые погрешности указаны исходя из

практических погрешностей метода МЛЭ. Минимальная

воспроизводимая концентрация п легирующей примеси Si в крайних GaAs слоях равна 1015 см"3, минимальная воспроизводимая молярная доля хА1 алюминия в тройном сплаве составляет менее 0,01, и минимальное воспроизводимое изменение в толщине L слоя составляет менее одного GaAs монослоя = 0,565 нм.

Погрешности при задании толщины L крайних GaAs слоев указаны большими из-за их большой (относительно

квантоворазмерных центральных слоев) микронной толщины.

Таблица 2.

N Ь, нм п8Ь 1018 см-3 ХА1

1 1000±100 3±0,3 <0,001

2 ЗОНО < 0,001 <0,001

3 2,8±0,3 <0,001 1-0,2

4 4,5±0,3 <0,001 < 0,001

5 2,8±0,3 <0,001 1т0,2

6 30+10 <0,001 <0,001

7 1000±100 3±0,3 <0,001

Рис. 2.10 показывает хорошее соответствие между экспериментом и расчетом . После снятия этих ВАХ были изготовлены макеты смесителей на диодах из таких AlGaAs гетероструктур. Искомое улучшение характеристик нелинейных преобразователей спектра следует из 1) измерений на изготовленных макетах смесителей, показавших для гармоникового смесителя 3 см диапазона на двух диодах потери преобразования 9 дБ при мощности гетеродина 3 мВт на диод, и из 2) расчетов спектров смесителя на основе диода, имеющего неэкспоненциальную ВАХ J=J(U), взятую из полученной аналитической модели (2.1). Как видно из Рис. 2.5, спектр смесителя на полученной AlGaAs гетерострукгуре содержит меньше комбинационных составляющих nWr±mWc частот гетеродина Wr и сигнала Wc (где пит- целые числа), чем спектры смесителя на ДБШ, что и требуется для улучшения эксплуатационных характеристик нелинейного преобразователя спектра радиосигнала.

3. Заключение по работе

При разработке технологического метода для повышения эксплуатационных показателей нелинейных преобразователей спектра радиосигналов были получены следующие результаты:

1. Предложены слоистые AlGaAs квантоворазмерные гетероструктуры в качестве нового материала с заранее заданной степенью ВАХ.

2. Определен технологический метод нанесения пленок, позволяющий изготовить AlGaAs гетероструктуры с наперед заданной степенью ВАХ для нелинейных диодных преобразователей спектра радиосигналов. Этим методом является метод МЛЭ, обеспечивающий требуемые точности нанесения слоев по толщине и химическому составу.

3. Для реализации этого метода проведено математическое моделирование со следующими результатами:

а. Предложена аналитическая модель начального участка ВАХ РТД, позволяющая установить связь параметров AlGaAs гетероструктуры со степенью ее ВАХ.

б. Получены диаграммы связи параметров AlGaAs квантоворазмерной гетероструктуры со степенью N ее ВАХ. В полученных диаграммах определены области параметров AlGaAs слоев, нужные для получения требуемой степени N.

в. Определено, как эти области зависят от заранее заданного рабочего диапазона напряжений Umax нелинейного преобразователя спектра, то есть от планируемой амплитуды гетеродина.

4. Технологический метод и предложенная модель ВАХ проверены на макетах диодов. Для этого по диаграммам были найдены области параметров AlGaAs слоев, нужные для получения кубической (N=3) и

кусочно - линейной (N=1) В АХ, изготовлены опытные образцы диодов и проведено сравнение экспериментальных и теоретических ВАХ, давшее хорошие результаты.

5. Искомое улучшение характеристик нелинейных преобразователей спектра следует из 1) измерений на изготовленных макетах смесителей с полученными макетами диодов и из 2) расчетов спектров смесителя на диоде с неэкспоненциальной ВАХ.

6. Для этих расчетов была разработана методика численного моделирования спектров смесителей по заданным ВАХ диода. Спектры смесителя на диодах из полученных ^ваЛя гетероструктур содержат меньше комбинационных составляющих, чем спектры смесителя на ДБШ, чем и достигается поставленная цель - улучшение эксплуатационных характеристик нелинейного преобразователя спектра радиосигнала.

Цитированная литература

1. Аналитическое выражение начального участка ВАХ РТД : Научно-технический отчет о НИР "Джейран-МРП-2" (итоговый). /Ассоциация специальной микроэлектроники (АСЭ). Руководитель НИР ЮАИванов. ГР №5087692, Инв №137.- М, 1997.-140 с.

2. Иванов ЮА, Малышев К.В., Федсркова Н.В. Формирование ВАХ AiGaAs нанодиодов //СВЧ техника и телекоммуникационные технологии.: Тез. докл. 14 Междунар. Крымская конф. - Севастополь, 2004.- С.532-534.

3. Schulman J.N., De-Los Santos H.J., Chow D.H.. Physics-Based RTD Current-Voltage Equation //IEEE Electron Device Letters-1996- Vol. 17.- P. 220-222.

4. A Monolithic 4-Bit 2-Gsps Resonant Tunneling Analog-to-Digital Converter n\P.E.Broekaert, B.Brar, J.PAvan der Wagt et al. /ЯЕЕЕ Journal of Solid State Circuits.-1998.-Vol. 33.-P. 1342-1349.

3.1. Основные результаты диссертации опубликованы в

. работах

1. Исследование направлений применения резонансно-туннельного диода в интегральных схемах СВЧ диапазона /АМ.Георгиевский, Д.В.Громов, К.В.Дудинов и др. //Микроэлектроника. -1996- Т.25, №4.- С.249-258.

2. Гармониковый смеситель СВЧ диапазона на РТД /ЮАИванов, К.В.Малышев, КШ. Перунов, НБ.Федоркова. //СВЧ техника и телекоммуникационные технологии.: Тез. докл. 8 Междунар. Крымская конф. - Севастополь, 1998- Т.2.- С.590-591.

3. Иванов ЮА, Малышев К.В., Перунов Ю.М. Численное моделирование смесителей на резонансно-туннельных диодах //СВЧ техника и телекоммуникационные технологии.: Тез. докл. 8 Междунар. Крымская конф. - Севастополь, 1998.- Т.2.-С.597-598.

4. Нанодиод для смесителей / ЮАИванов, К.В.Малышев, Ю.М.Перунов, ИВ.Федоркова. //СВЧ техника и телекоммуникационные технологии.: Тез. докл. 12 Междунар. Крымская конф. - Севастополь, 2002- Т.2.-С.491-492.

5. Иванов ЮА, Малышев К.В., Федоркова Н.В. Наноэлектроника на базе многослойных гетероструктур //Известия вузов. Машиностроение.— 2003-№5.-С.73-78.

6. Иванов ЮА, Малышев К.В., Федоркова Н.В. Формирование ВАХ AlGaAs нанодиодов //СВЧ техника и телекоммуникационные технологии.: Тез. докл. 14 Междунар. Крымская конф. - Севастополь, 2004- С.532-534.

»22 4 34

РНБ Русский фонд

2005-4 24120

Введение.

Актуальность работы.

Цель и задачи работы.

Научная новизна работы.

Практическая ценность работы.

Основные положения, представляемые к защите.

1. Технологические методы нанесения пленок для изготовления квантоворазмерных гетероструктур.

1.1. Термическое и электронно - лучевое испарение.

1.2. Химическое осаждение из паровой фазы.

1.3. Лазерная эпитаксия.

1.4. Жидкофазная эпитаксия.

1.5. Ионно - плазменные методы, включая магнетронное напыление.

1.6. Плазмохимическое осаждение.

1.7. Молекулярно - лучевая эпитаксия (МЛЭ).

1.7.1. Легирование при МЛЭ.

1.7.2. МЛЭ + плазменные методы.

2. Тенденции развития РЭС с применением квантоворазмерных гетероструктур.

2.1. Обзор физико - технологических аспектов применения квантоворазмерных гетероструктур для РЭС.

2.1.1. Квантоворазмерные приборы и их микроэлектронные прообразы.

2.1.2. Одноэлектронный транзистор (ОЭТ).

2.1.3. Квантовые нити, квантовые точки и клеточные автоматы.

2.1.4. Связь резонансной и кулоновской энергии с видом ВАХ.

2.1.5. Резонансно туннельные диоды (РТД) и резонансно -туннельные транзисторы (РТТ).

2.1.6. Проблемы технологии квантоворазмерных электронных приборов.

2.1.7. Молекулярная электроника.

2.1.8. Эквивалентная схема РТД.

2.1.9. Расчеты ВАХ квантоворазмерных электронных приборов.

2.2. Обзор физико - технологических аспектов шумов в квантоворазмерных гетероструктурах.

2.2.1. Фликкер - шум.

2.2.2. Дробовой и тепловой шумы.

2.2.3. Квантовый шум.

2.2.4. Низкочастотный шум в РТД.

2.2.5. Дробовой шум в гетероструктурах.

Связь параметров AlGaAs квантоворазмерной гетероструктуры со степенью ее

3.1. Математическое моделирование токопереноса в квантоворазмерных гетероструктурах.

3.2. Расчет вероятности прохождения Z(E) электрона поперек квантоворазмерных слоев.

3.3. Результаты расчетов прозрачности Z(E) в зависимости от напряжения и параметров слоев РТД.

3.3.1. Зависимости положения Ео, ширины Г и амплитуды f резонансного пика прозрачности Z от напряжения U на РТД.

3.3.2. Зависимости положения Eq , ширины Г и амплитуды f резонансного пика прозрачности Z от высот Vbi, Vb2 туннельных барьеров.

3.3.3. Зависимости положения Eq , ширины Г и амплитуды f пика прозрачности Z от толщин Nb], Nm туннельных барьеров.

3.3.4. Зависимости положения Е0 и ширины Г резонансного пика прозрачности Z от ширины Nw и уровня дна Vw ямы.

3.3.5. Зависимости положения Ео и ширины Г резонансного пика прозрачности Z от ширины Nw ямы и высоты Vb барьеров

3.4. Аналитическая формула ВАХ квантоворазмерных гетероструктур для диодов.

3.4.1. Диапазон форм ВАХ.

3.4.2. Формула экспоненциальной ВАХ ДБШ.

3.4.3. Максимальная плотность тока.

3.4.4. Сопротивление контакта между атомами.

Численное моделирование спектров смесителей по заданной ВАХ диода

4.1. Методика расчетов спектров.

4.2. Эталонные спектры и погрешности расчетов.

4.3. «Квадратичная» и «кубичная » спектральные линии.

4.4. Преимущества РТД над ДБШ в спектральной области.

4.5. Влияние сопротивления R на спектры.

4.6. Диапазон возможных спектров смесителей на РТД.

Метод молекулярно - лучевой эпитаксии (МЛЭ) изготовления AlGaAs квантоворазмерных гетероструктур с заданной степенью ВАХ.

5.1. Эффузионные ячейки.

5.2. Контроль по отражательной дифракции быстрых электронов (ДБЭ или

RHEED).

5.3. Измерение потока ионизационной лампой.

5.4. Счет монослоев по колебаниям интенсивности на экране ДБЭ.

5.5. Колебания интенсивности отраженного света.

5.6. Поведение частиц при эпитаксиальном росте AlxGaixAs.

5.7. Технология производства AlGaAs гетероструктур для диодов с заданной степенью ВАХ.

5.8. Технологические диаграммы параметров слоев AlGaAs квантоворазмерных гетероструктур для диодов.

5.9. Проверка результатов работы на опытных образцах диодов и смесителей.

6. Выводы и заключение.

Актуальность работы.

Основными тенденциями развития технологических процессов в производстве радио — электронных систем (РЭС) сегодня являются технологии для обеспечения повышения рабочих частот до сотен гигагерц, расширения рабочей полосы частот до десятков гигагерц, обработки импульсов наносекундной длительности, расширения динамического диапазона до 140 дБ, выполнения РЭС в виде одной интегральной схемы типа процессора (Рис. 1.1).

РЭС

РЛС

Обнаружение

Цифр, cam

Передача информации

Спец. РЭС

Спец. задачи

Тенденции: Повышение дальности, поыехозащи -«ценности, точности Повышение плотности информации (быстро -действия) Повышение чувствительности, стойкости к помехам, снижение массы и размеров

Модуль: ; \ Наносекундные импульсы, рабочие частоты > 100 ГГц, интегральное выполнение на 1 кристалле.

Супергетеродинный приемник мощность Р - 10 мВт i

Характеристика: Частотный спектр J(W) j . i I I частота W - 1 ГГц

Рис. 1.1. Тенденции развития технологии в производстве РЭС.

В состав большинства РЭС (радио - локационных станций, систем цифровой связи и специальных РЭС) входит супергетеродинный приемник, основным узлом которого является нелинейный преобразователь спектра радиосигналов.

Поэтому для выполнения вышеперечисленных задач актуальна разработка технологического процесса, обеспечивающего улучшение характеристик такого нелинейного преобразователя. Он состоит из смесителя и гетеродина. Основной характеристикой смесителя является его частотный спектр, то есть зависимость мощности от частоты на выходе смесителя, когда на его вход поступают гармонические колебания гетеродина и сигнала. Этот спектр определяется нелинейной вольтамперной характеристикой (ВАХ) J=J(U) диода в смесителе (Рис. 1.2).

Поэтому для улучшения характеристик нелинейного преобразователя актуальна задача создания технологии для производства диода с такой формой ВАХ J=J(U), которая приводила бы к желаемому виду частотного спектра смесителя, в частности к уменьшению интеркомбинационных составляющих nW[±mWc частот гетеродина Wr и сигнала Wc (где пит — целые числа). Все ныне применяемые диоды имеют экспоненциальную ВАХ вида J=J(U) =a-[exp((3U)-l]. Таковы, например, диоды с барьером Шотки (ДБШ) и диоды с р—п — переходами. Большая кривизна такой экспоненциальной ВАХ приводит к обилию интеркомбинационных частот nWr±mWc в спектре смесителя вместо одной полезной частоты Wn^ Wr - Wc (Рис. 1.2).

Чтобы в смесителе увеличить долю мощности сигнала, преобразуемую в эту единственную полезную частоту \¥Пч в нынешних смесителях применяют частотные фильтры (Рис. 1.3), уменьшающие мощности интеркомбинационных составляющих nWr±mWc. Эти фильтры препятствуют вышеперечисленным тенденциям развития технологии то» J -10 «Л Ссштр о j-e(^u-1) ==> -10 напряжение U - 1 В

J(W), дБ

II

П Wq ♦ И Wj iMii

2 3 4 5 W/WQ

Рис. 1.2. ВАХ диода и спектр смесителя на этом диоде. в производстве РЭС, в частности, из-за своих больших размеров делают невозможным изготовление смесителя в виде одной интегральной схемы.

С другой стороны, со времени появления первых диодов известны идеальные формы ВАХ (степени N в формуле J(U)~UN) диодов, дающие

1. J-U2 для смесителя на основной гармонии гетеродина: j. /: Спектр t>

5 ЛИНИЙ

J(W)

2W,

О 2WS

WG"WS L

WG+Wg

Ir

0 1 2 3 4 5 W/WG

2. J - U3 для гармоникового смесителя: J

J - U3 ,

Спектр 2WG-We

8 линий

W6 3WG w,

2WG+WS 2WS+WG

I ,

0 1/ 2 3 4 5 W/W,

2Ws-Wg/

Рис. 1.4. Требуемые степени NBAX J(U)~UN диода для смесителя. теоретический минимум интеркомбинационных составляющих гетеродина и сигнала, но не было ни материала с такими ВАХ, ни технологии его изготовления.

Для амплитудных детекторов оптимальна кусочно — линейная (N=1) ВАХ J(U)~U с изломом в начале координат. Для смесителя на основной гармонике гетеродина желательна квадратичная (N=2) ВАХ J(U)~U2 (Рис. 1.4). Эта идеальная ВАХ имеет гораздо меньшую кривизну, чем экспонента, и дает спектр смесителя, состоящий только из 5 спектральных линий. Для гармоникового смесителя желательна кубическая (N=3) ВАХ диода J(U)~U3. Эта ВАХ имеет кривизну больше, чем у квадратичной ВАХ и меньше, чем у экспоненциальной ВАХ.

Кубическая ВАХ дает спектр смесителя из 8 спектральных линий.

Таким образом, актуальны следующие вопросы:

4 ток J(U#exp(U)

Рис. 1.5. Искомый материал.

1. Существует ли материал, из которого можно пытаться создать диод с неэкспоненциальной ВАХ (Рис. 1.5).

2. Если такой материал существует, то какова связь его характеристик со степенью его ВАХ.

3. С какой точностью нужно задавать эти характеристики, чтобы получить заданную степень ВАХ.

4. Какой технологический метод позволит изготовить этот материал с нужной точностью.

Итак, объектом исследования является диодный нелинейный преобразователь спектра радиосигнала, а предметом исследования — материал для диода с заранее заданной неэкспоненциальной формой ВАХ и технологический процесс изготовления этого материала.

Цель и задачи работы

В качестве кандидата на роль материала с неэкспоненциальной ВАХ можно рассмотреть стопку слоев квантоворазмерной толщины из тройного твердого раствора AlxGaixAs (Рис. 1.6), иными словами, AlGaAs квантоворазмерную гетероструктуру. Из литературы известно, что начальные участки ВАХ J=J(U) резонансно — туннельных диодов (РТД), построенных из таких AlGaAs гетероструктур, имеют ВАХ менее крутые, чем экспонента.

Итак, гипотезой исследования является предположение о том, что материалом с заранее заданной неэкспоненциальной ВАХ может служить слоистая квантоворазмерная AlGaAs гетероструктура (называемая в дальнейшем просто AlGaAs гетероструктура).

Таким образом, относительно слоистых AlGaAs гетероструктур как нового материала для получения заданной формы ВАХ есть три актуальных технологических вопроса: z:

AlxGaixAs <-гетерослои jtokJ(U)

Рис. 1.6. AlGaAs гетероструктура.

1. Какова связь характеристик (параметров) AlGaAs гетероструктуры со степенью N ее ВАХ J(U)~UN.

2. С какой точностью нужно задавать эти параметры, чтобы получить заданную степень ВАХ AlGaAs гетероструктуры.

3. Какой технологический метод позволит изготовить AlGaAs гетероструктуру с нужной точностью.

Итак, цель работы заключается в следующем: разработать технологический метод повышения эксплуатационных показателей нелинейных преобразователей спектра радиосигналов путем применения

AlGaAs гетероструктур.

Для достижения этой цели надо решить следующие задачи

1. Установить пригодность AlGaAs гетероструктуры на роль материала с неэкспоненциальной ВАХ.

2. Установить связь параметров AlGaAs гетероструктуры со степенью ее ВАХ.

3. Построить диаграммы этой связи с указанием допусков на параметры для получения заданной степени ВАХ.

4. Определить технологический метод нанесения пленок, позволяющий изготовить AlGaAs гетероструктуры с нужной точностью по этим диаграммам.

5. Проверить этот метод на макетах диодов и смесителей.

При решении этих задач использовались следующие методы.

1. Метод молекулярно - лучевой эпитаксии для изготовления AlGaAs гетероструктур.

2. Метод математического моделирования для решения следующих задач. а. Установление пригодности AlGaAs гетероструктуры на роль материала с неэкспоненциальной ВАХ. б. Установление связи параметров AlGaAs гетероструктуры со степенью ее ВАХ. в. Установление связи этой ВАХ со спектром смесителя на диоде из этой гетероструктуры.

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложены слоистые AlGaAs гетероструктуры в качестве нового материала для получения заданной формы ВАХ.

2. Определен технологический метод нанесения пленок, позволяющий изготовить AlGaAs гетероструктуры с наперед заданной степенью ВАХ для нелинейных диодных преобразователей спектра радиосигналов.

3. Предложена аналитическая модель начального участка ВАХ РТД, позволяющая установить связь параметров AlGaAs гетероструктуры со степенью ее ВАХ.

4. Технологический метод и предложенная модель ВАХ проверены на макетах диодов и смесителей.

5. Расчитаны и получены AlGaAs гетероструктуры с кубической ВАХ, близкой к оптимальной ВАХ для гармоникового смесителя.

Практическая ценность работы

Практическая ценность работы заключается в том, что:

1. Предложены слоистые AlGaAs гетероструктуры в качестве нового материала для получения заданной формы ВАХ.

2. Построены диаграммы связи параметров AlGaAs гетероструктуры со степенью ее ВАХ.

3. Определен технологический метод нанесения пленок, позволяющий изготовить AlGaAs гетероструктуры с нужной точностью по этим диаграммам

4. Технологический метод проверен на AlGaAs гетероструктурах с заданной кубической ВАХ, близкой к оптимальной ВАХ для гармоникового смесителя.

5. Разработана методика численного моделирования спектров смесителей по заданным ВАХ диода.

6. Созданы и испытаны макеты смесителей с диодами на базе AlGaAs гетероструктур с заданной кубической ВАХ,

Основные положения, представляемые к защите

1. Слоистые AlGaAs гетероструктуры в качестве нового материала для получения заданной формы ВАХ.

2. Технологический метод нанесения пленок, позволяющий изготовить AlGaAs гетероструктуры с наперед заданной степенью ВАХ для нелинейных диодных преобразователей спектра радиосигналов.

3. Аналитическая модель начального участка ВАХ РТД, позволяющая установить связь параметров AlGaAs гетероструктуры со степенью ее ВАХ.

4. Диапазон степеней ВАХ AlGaAs гетероструктур, которые позволяет получить разработанная технология.

5. Диаграммы связи параметров AlGaAs гетероструктуры со степенью ее ВАХ.

6. Методика численного моделирования спектров смесителей по заданным

ВАХ диода J=J(U).

Основные результаты диссертации опубликованы в работах [1—6].

6. Заключение и выводы.

При разработке технологического метода эксплуатационных показателей нелинейных преобразователей спектра радиосигналов были получены следующие результаты:

1. Предложены слоистые AlGaAs квантоворазмерные гетероструктуры в качестве нового материала с заранее заданной степенью N ВАХ J(U)~UN Эта степень нужна разная для разных типов преобразователя спектра. На Рис. 6.1 некоторые требуемые формы квадратичная (N=2) и кубичная (N=3) сравниваются с единственно доступной на сегодня экспоненциальной ВАХ ДБШ.

2. Определен технологический метод нанесения пленок, позволяющий изготовить AlGaAs гетероструктуры с наперед заданной степенью ВАХ для нелинейных диодных преобразователей спектра радиосигналов. Этим методом является метод МЛЭ, обеспечивающий требуемые точности нанесения слоев по толщине и химическому составу.

3. Предложена аналитическая модель начального участка ВАХ РТД, позволяющая установить связь параметров AlGaAs гетероструктуры со степенью ее ВАХ. Для этого получена формула [108, 109] начального участка ВАХ J=J(U) РТД (6.1), совпадающая с формулой Шульмана —

J(t/) = J0 In + аъщ>{ури) 1 + а ехр(-(1 - у)ри)

6.1)

Брокерта ВАХ РТД [110, 111] на участке до пикового тока. Предложенная модель содержит параметр о^ехр(—(ЗЕВ), определяющий степень N ВАХ. Этот ключевой параметр а зависит от эффективной высоты барьера Ев = Eq

OJ 0.4 0.6

U/(Um„-».«B,

Рис. 6.2. Диапазон степеней ВАХ при Umax=0.5 В.

ЕР, который должен преодолеть электрон, чтобы попасть с уровня Ферми Ер предбарьерных слоев на резонансный уровень Ео в потенциальной яме между барьерными слоями.

При изменении Ев от 0 до 0,2 эВ форма ВАХ J(U)~UN меняется от линейной (N=1) до пятой (N=5) степени (Рис. 6.2).

4. Получены диаграммы связи параметров AlGaAs квантоворазмерной гетероструктуры со степенью N ее ВАХ (Рис. 6.3). Эти диаграммы есть зависимости Ев(хА1,М,п) введенного ранее модельного параметра Ев от трех параметров гетероструктуры: 1) М толщины среднего слоя ямы, 2) хА1 — содержания алюминия в барьерных слоях, 3) nSi - концентрации легирующей примеси Si в крайних слоях. В полученных диаграммах Ев(хА1, М, п) определили области параметров AlGaAs слоев, нужные для получения требуемой степени N.

Эти области зависят от заранее заданного рабочего диапазона напряжений Umax нелинейного преобразователя спектра, то есть от планируемой амплитуды гетеродина, как показано в Таблица 5. При этом химический состав слоев описывается двумя величинами: молярной долей алюминия х(А1) в тройном сплаве AlxGal xAs в диапазоне от хА1=0 до хА1=1, задаваемой с погрешностью ±0.01, концентрацией nSi легирующей примеси

1С 1 | Q 1

Si в диапазоне от nSi =10 см до nSi =10 см задаваемой с погрешностью ±1015 см-3, толщиной L слоев в диапазоне от L=0,565 нм до L=2000 нм, задаваемой с погрешностью 0,565 нм (толщина одного слоя GaAs).

Рис. 6.3. N(xAl, М

5. Технологический метод и предложенная модель ВАХ проверены на макетах диодов. Для этого по диаграммам были найдены области параметров AlGaAs слоев, нужные для получения кубической (N=3) и кусочно - линейной (N=1)

1., Исследование направлений применения резонансно-туннельного диода в интегральных схемах СВЧ диапазона /А.М.Георгиевский, Д.В.Громов, К.В.Дудинов и др. //Микроэлектроника,- 1996,- Т.25, №4.- С.249-258.

2. Гармониковый смеситель СВЧ диапазона на РТД /Ю.А.Иванов, К.В.Малышев, Ю.М.Перунов, Н.В.Федоркова. //СВЧ техника и телекоммуникационные технологии.: Тез. докл. 8 Междунар. Крымская конф. -Севастополь, 1998.- Т.2.- С.590-591.

3. Иванов Ю.А., Малышев К.В., Перунов Ю.М. Численное моделирование смесителей на резонансно-туннельных диодах //СВЧ техника и телекоммуникационные технологии.: Тез. докл. 8 Междунар. Крымская конф. -Севастополь, 1998.- Т.2.- С.597-598.

4. Нанодиод для смесителей / Ю.А.Иванов, К.В.Малышев, Ю.М.Перунов, Н.В.Федоркова. //СВЧ техника и телекоммуникационные технологии.: Тез. докл. 12 Междунар. Крымская конф. Севастополь, 2002 - Т.2.- С.491—492.

5. Иванов Ю.А., Малышев К.В., Федоркова Н.В. Наноэлектроника на базе многослойных гетероструктур //Известия вузов. Машиностроение- 2003-№5 С.73-78.

6. Иванов Ю.А., Малышев К.В., Федоркова Н.В. Формирование ВАХ AlGaAs нанодиодов //СВЧ техника и телекоммуникационные технологии.: Тез. докл. 14 Междунар. Крымская конф. Севастополь, 2004.- С.532-534.

7. Орлов Н.К., Рубцова Р.А., Орлова H.J1. Проблема селективного легирования в методе гидридной эпитаксии и электрофизические свойства квантово -размерных гетероструктур Ga/GaSi:B //Физика и техника полупроводников.-1999.- Т.ЗЗ, №3.- С.311-315.

8. Степанов С.И., Цветков Д.В., Черенков А.Е. Установка для выращивания слоев GaN на подложках большой площади методом газофазной хлоридно -гидридной эпитаксии //Письма в ЖТФ 1998 - Т.24, №20 - С.58-65.

9. Байдусь Н.В., Звонков Б.Н. Выращивание эпитаксиальных слоев арсенида галлия методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений //www.unn.ac.ru/rus/books/metfiles/labgaas.pdf.-1999- 16 с.

10. Пляцко С.В., Бергуш Н.Н. Лазерная эпитаксия гетероструктур HgCdTe/Si //Физика и техника полупроводников 2001 - Т.35, №4- С.387-389.

11. Пляцко С.В. Модулированная лазерным излучением эпитаксия теллурида свинца //Физика и техника полупроводников 1998 - Т.32, №3- С.299—302.

12. Особенности роста жидкофазных эпитаксиальных слоев карбида кремния в вакууме /Д.А.Бауман, А.В.Гаврилин, В.А.Иванцов и др //Физика и техника полупроводников.-2001.- Т.35, №10.- С. 1184-1187.

13. Эпитаксиальный рост, электронные свойства и фотокатодные применения напряженных псевдоморфных слоев InGaAsP/GaAs /В.Л.Альперович, Ю.Б.Болховитянов, С.И.Чикичев и др //Физика и техника полупроводников-2001Т.35, №9.- С.1102-1110.

14. Знаменский А.Г., Марченко В. А. Магнетронное напыление при повышенных давлениях: процессы в газовой среде //Журнал технической физики,- 1998.- Т.68, №7,- С.24-33.

15. Экспериментальная установка с одним ионным пучком и новый метод одновременного осаждения слоев металлов и имплантации /Ф.Ф.Комаров, А.А.Комаров, П.Жуковски и др // Журнал технической физики 2003- Т.73, №5.-С. 109-114.

16. Коншина Е.А. Осаждение пленок а-С:Н в тлеющем разряде на постоянном токе с областью магнетронной плазмы, локализованной вблизи анода //Журнал технической физики.- 2002.- Т.72, №6.- С.35^10.

17. Плазмохимическое напыление и эмиссионные свойства углеродных пленок, осаждаемых при низкой температуре /А.Я.Виноградов, А.Н.Андронов, А.И.Косарев, А.С.Абрамов //Физика и техника полупроводников 2001 - Т.35, №6.- С.698-702.

18. Молекулярно лучевая эпитаксия твердых растворов кадмий - ртуть -теллур на «альтернативных» подложках /Ю.Г.Сидоров, С. А. Дворецкий,

19. B.С.Варавин и др //Физика и техника полупроводников- 2001 Т.35, №91. C. 1092-1101.

20. Молекулярно пучковая эпитаксия переменно - напряженных многослойных гетероструктур для сине-зеленых лазеров на основе ZnSe /С.В.Иванов, А.А.Торопов, С.В.Сорокин и др //Физика и техника полупроводников.- 1998.- Т.32, №10.- С.1272-1276.

21. Самоформирование квантовых точек Ge в гетероэпитаксиальной системе CaF2/Ge/CaF2/Si и создание туннельно резонансного диода на ее основе /Л.В.Соколов, А.С.Дерябин, А.И.Якимов и др //Физика твердого тела - 2004-Т.46, №1- С.91-93.

22. Устинов В.М. Лазеры на квантовых точках: управление характеристиками при выращивании методом молекулярно пучковой эпитаксии //http: //link.edu.ioffe.ru /winter /2003 /main /ustinov- 2003- 5 с.

23. Шенгуров Ш.Г., Шабанов В.Н., Шабанов А.В. Выращивание дельта -легированных слоев методом молекулярно лучевой эпитаксии кремния с одновременной бомбардировкой поверхности роста низкоэнергетическими ионами //Письма в ЖТФ.- 1997.- Т.23, №7.- С.67-72.

24. Солегирование эрбием и кислородом кремниевых слоев в процессе молекулярно лучевой эпитаксии /В.Г.Шенгуров, С.П.Светлов, В.Ю.Чалков и др //Физика и техника полупроводников.- 2001- Т.35, №8 - С.954-959.

25. Кузнецов В.П., Рубцова Р.А. Особенности метода сублимационной молекулярно лучевой эпитаксии Si и его возможности при получении структуры Si:Er/Si //Физика и техника полупроводников - 2000- Т.34, №5-С.519-525.

26. Механизм глубокого легирования Fe эпитаксиальных GaAs/AlGaAs -гетероструктур /И.Я.Герловин, Ю.К.Долгих, С.А.Елисеев и др //Физика и техника полупроводников 1999.- Т.ЗЗ, №3 - С.302-305.

27. Получение GaN молекулярно — пучковой эпитаксией с активацией азота ВЧ- емкостным магнетронным разрядом /В.В.Мамутин, В.Н.Жмерик, Т.В.Шубина и др //Письма в ЖТФ.- 1998.- Т.24, №12.- С.30-35.

28. Молекулярно пучковая эпитаксия GaAsN на GaAs с использованием плазменного источника, возбуждаемого постоянным током /А.Е.Жуков, Е.С.Семенова, В.М.Устинов, E.R.Weber //Журнал технической физики - 2001 — Т.71, №10 - С.59-65.

29. The Impact of Scaling Down to Deep Submicron on CMOS RF Circuits /Q.Huang, F.Piazza, P.Orsatti, T.Ohguro //Journal of Solid-State Circuits.- 1998.-Vol.33, №7-P. 1023-1036.

30. Overview of Nanoelectronic Devices /D.G.Gordon, M.S.Montemerlo, J.C.Love, et al //Proceedings of the IEEE.- 1997.- Vol.85, №4.- P.521-540.

31. Goser K., Pacha C. System and Circuit Aspects of Nanoelectronics //Solid—State Circuits.: Mat. symp. 24th European ESSCIRC Conf. Hague, 1998 - P.l-12.

32. Prospects for Quantum Integrated Circuits /R.T.Bate, G.A.Frezier, W.R.Frensley et al //Quantum Well and Superlattice Physics.- 1987.- Vol. 792.- P.26-35.

33. Wang Y.H., Houng M.P., Wei H.C. Observation of N and S - Shaped Negative Differential Resistance Behavior in AlGaAs/GaAs Resonant Tunneling Structure //Solid State Electronics.- 1991.- Vol. 34, №4.- P. 413-^18.

34. Su Y.K., Wang R.L., Wang Y.H. Negative Differential Resistance in GaAs Delta- Doping Tunneling Diodes //Japanese Journal of Applied Physics.— 1991.— Vol. 30, №2B.-P. 292-294.

35. Wang R.L., Su Y.K., Wang Y.H. A Novel GaAs Delta Doping Induced Triangle- Like Double Barrier Tunneling Diode //Solid State Electronics.- 1991,— Vol. 34, №2.-P. 223-224.

36. Neikirk D.P., Kesan V. Quantum Well Devices will Challenge HEMTs //Microwaves and RF.- 1986.- Vol. 25, №7.- P. 93-97.

37. GaAs Fild Effect Transistor with an Atomically Precise Ultrashort Grate /H.L.Stormer, K.W.Baldwin, L.N.Pfeiffer, K.W.West //Applied Physics Letters-1991.- Vol. 59, №9.- P. 1111-1113.

38. Resonant Tunneling in Submicron Double Barrier Heterastructures /В. Su, VJ.Goldman, M.Santos, M.Shayegan //Applied Physics Letters.- 1991 — Vol. 58, №7 - P. 747-749.

39. Abdallah N.B., Pinaud O. A Mathematical Model for the Transient Evolution of a Resonant Tunneling Diode //C. R. Math. Acad, Sci. Paris-2002- VoL 334, №4-P 283-288

40. Silicon-based nanoelectronics and nanoelectromechanics /A.Tilke, A.Erbe, L.Pescini. et al //Superlattices and Microstructures 2000.- Vol. 27, №5/6.- P. 597601

41. Гетероструктуры с квантовыми точками. Получение, свойства, лазеры. Обзор /Н.Н.Леденцов, В.М.Устинов, В.А.Щукин и др. //Физика и техника полупроводников,- 1998 Т. 32,- С. 385-410.

42. Electron transport through double quantum dots /W.G.van der Wiel, S.De Franceschi, J.M.Elzerman et al //Reviews of Modern Physics — 2003- Vol. 75, №1—1. P. 1—22.

43. Bryant G.W. Resonant Tunneling in Zero Dimensional Nanostructures //Physical Review В.- 1989.- VoL 39, №5.- P. 3145-3152.

44. Asymmetric Resonant Tunnelling Diodes as Microwave Detectors /R.T.Syme, M.J.Kelly, A.Condie, I.Dale //Electronics Letters 1990 - Vol. 26, №22 - P. 19041906

45. Avidence for Coherent Interaction Between Quantum Well States in AlAs/GaAs Triple Barier Heterostructures /D-A.Collins, D.H.Chow, DJZ.-Y.Tmg et al //Superlattices and Microstructures- 1990 Vol. 8, №4 - P. 455-^58.

46. Resonant tunneling devices and logic circuits: lateral tunneling devices /M.A.Reed, J.N.Randall, RJ.Aggarwal et al //unpublished briefing Texas Instruments Corp.- Dallas, 1995. (Presented at the ARPA ULTRA Program Rev- Boulder, 1995).

47. Measurement of Negative Differential Conductance to 40 GHz for Vertically Integrated Resonant Tunneling Diodes /P.Mounaix, P.Bedu, D.Lippens, E.Barbier //Electronics Letters.- 1991.-Vol. 27, №15-P, 1358-1360.

48. L.Y.Chen, C.S.Ting. Dynamic Properties of Double — Barrio* Resonant-Tunneling Structures //Physical Review В.- 1991,- Vol. 43, №3.- P. 2097-2105.

49. SPICE Model of the Resonant-Tunneling Diode /R.Brown, O.B.McMahon, L.J.Mahoney, K.M.Molvar //Electronics Letters.- 1996 Vol. 32, №10,- P. 938940

50. Schulman J.N., De-Los Santos HJ., Chow D.H. Physics-Based RTD Cunent-Voltage Equation //IEEE Electron Device Letters.- 1996.- Vol. 17 P. 220-222.

51. A Monolithic 4-Bit 2-Gsps Resonant Tunneling Analog-to-Digital Converter /T.P.E.Broekaert, B.Brar, J.P.A.van der Wagt et al. //IEEE Journal of Solid State Ctaciiite.- 1998 — Vol. 33-P 1342-1349

52. Аналитическое выражение начального участка ВАХ РТД : Научно-технический отчет о НИР "Джейран-МРП-2" (итоговый). /Ассоциацияспециальной микроэлектроники (АСЭ). Руководитель НИР Ю.А.Иванов. ГР №5087692, Инв №137.- М., 1997.- 140 с.

53. Su W.P., Schrieffer J.R., Heeger A.J. Solitons in Polyacetylene //Physical Review Letters.- 1979.- Vol. 42, №25.- P. 1698-1701.

54. Resonant Tunneling Diodes: Models and Properties /J.P.Sun, G.I.Haddad, P.Mazumder, JX.Schulman//ElectronicsLetters 1998.- Vol. 86,№4-P. 641-661.

55. Winstead В., Ravaioli U. A Coupled Shrodinger/Monte Carlo Technique for Quantum- Corrected Device Simulation //Electronic Materials.: Mat. Conf. — Notre Dame, 2001.- C.532-534.

56. Моделирование резонансно — туннельных структур /И.И. Абрамов, А.В. Бондаренко, И.В. Шеремет, И.А. Якубовский //СВЧ техника и телекоммуникационные технологии.: Тез. докл. 7 Междунар. Крымская конф. — Севастополь, 1997.-С. 395-397.

57. Jensen K.L., Buot F.A. The Effects of Scattering on Current — Voltage Characteristics, Transient Responce and Particle Traectories in the Numerical Simulation of Resonant Tunneling Diodes //Journal of Applied Physics 1990 — Vol. 67, №12.- P. 7602-7607.

58. Shilren L., Ringhofer C., Ferry D.K. A Wigner Function-Based Quantum Ensemble Monte Carlo Study of a Resonant Tunneling Diode //IEEE Transactions on Electron Devices 2003 - Vol. 50, №3.- P. 769-773.

59. Leo J., MacDonald A.H. Disorder — Assisted Tunneling through a Double — Barrier Resonant Tunneling Structure //Physical Review- 1991 — Vol. В 43, №12 — p 9763-9771

60. A New Fabrication Technology for AlGaAs/GaAs HEMT LSl's Using InGaAs NonaHoyed Ohmic Contacts /S. Kuroda, N. Harada, T. Katakami et al /ЯЕЕЕ Transactions on Electron Devices 1989.- Vol. 36, №10.- P. 2196-2202.

61. Temperature Effects for Current Transport in Resonant Tunneling Structures /G.D. Shen, D.X. Xu, M. Willander, G.V. Hansson //Applied Physics Letters-1989.- Vol, 36, №10.- P. 2196-2202.

62. Rossel С., Gueret P., Meier H.P. Tunneling through Asymmetric Double -Barrier Quantum Well Heterostructures //Journal of Applied Physics- 1990— Vol. 67, №2.-P. 900-903.

63. Wittmer M. Conduction Mechanism in PtSi/Si Schottky Diodes //Physical Review В.- 1991.- Vol. 43, №5.- P. 4385-4395.

64. De Vos A. The Quantum Diode //Semiconductor Science Technology — 1991 — Vol. 6, №1.-P. 370-377.

65. He M., Gu B.Y. Effects of the Localized State Inside the Barier on Resonant Tunneling in Double Barier Quantum Wells //Physical Review В.- 1990.— Vol. 41, №5 - P. 2906-2911.

66. Zehe A. Resonant Tunneling through Double Barrier Single V — Shaped Quantum Well //Superlattices and Microstructures- 1990- Vol. 7, №1.- P. 75-79.

67. Sa'ar A., Kan S.C., Yariv A. Incoherent Resonant Tunneling without Reflection in Asymmetric Double Barrier Structures //Journal of Applied Physics 1990- Vol. 67, №8.-P. 3892-3894.

68. Calderon G.G., Rubio A., Romo R. Decay Widths for Double Barrier Resonant Tunneling //Journal of Applied Physics - 1990- Vol. 69, №6 - P. 3612-3615.

69. Boykin T.B., van der Wagt J.P.A., Harris J.S. jr. Tight — Binding Model for GaAs/AlAs Resonant Tunneling Diodes //Physical Review.- 1991- Vol. 43, №6 — P. 4777—4784.

70. New Degrees of Freedom in Resonant Tunneling Heterostrueture Devices /D.D. Coon, E. Sorar, K.M.S.V. Bandara, N. Urban //Journal of Applied Physics — 1991-Vol. 69, №8.- P. 4344-4348.

71. Coon D.D., Liu H.C. Quantum Well with Textured Interfaces //Superlattices and Microstructures.- 1989.- Vol. 6, №4.- P. 409-4012.

72. Abbott D. Overview: I Involved Problems of Noise and Fluctuations //Chaos 2001.- Vol. 11, №3.- P. 526-538.

73. Aguado R., Kouwenhoven L.P. Double Quantum Dots as Detectors of High-Frequency Quantum Noise in Mesoscopic Conductors //Physical Review Letters.— 2000.-Vol. 84, №9.- P. 1986-1989.

74. Kish L.B., Harmer G.P., Abbott D. Information Transfer Rate of Neurons: Stochastic Resonance of Shannon's Information Channel Capacity //Fluctuation and Noise Letters.-2001.-Vol. 1,№1.-P. L13-L19.

75. Noninvasive Control of Stochastic Resonance /J.F.Lindner, J.Mason, LNeff et al //Physical Review.- 2001.- Vol. E 63, №4,- P. 1107-1115.

76. G.Vilar J.M., Gomila G., Rubi J.M. Stochastic Resonance in Noisy Nondynamical Systems //Physical Review Letters 1998 - Vol. 81, №1.- P. 14-17.

77. Исследование стохастического резонанса в электрической цепи с туннельным диодом /В.М.Карташов, А.Ф.Котов, С.А.Решетняк, Ю.С.Филимонов //Письма в ЖТФ.- 2000.- Vol. 26, №5.- Р. 67-75.

78. Ван дер Зил А. Шум. Источники, описание, измерение- М.: Сов. радио, 1973.-228 с.

79. Giant Suppression of Shot Noise in Double Barrier Resonant Diode: a Signature of Coherent Transport /V.Ya-Aleshkin, L.Reggiani, N.V.Alkeev et al //Semiconductor Science and Technology 2003.- Vol. 18, №1- P. L35- L38.

80. Current Noise in Resonance Tunnel Diodes Based on InGaAIAs Heterostructures /N.V.Alkeev, V.E.Lyubchenko, C.N.Ironside et al //Journal of Communications Technology and Electronics.- 2002.- Vol. 47, №2,- P. 228-231.

81. Enhanced Shot Noise in Resonant Tunneling: Theory and Experiment /G.Iannaccone, G.Lombardi, M.Macucci, B.Pellegrini //Physical Review Letters.— 1998.-Vol. 80, №5.-P. 1054^1057.

82. KieBlich G. Electronic Noise a Langevin Approach //www.nlds.physik.tu-beHin.de.

83. Weichold M.H., Villareal S.S., Lux R.A. Low — Frequency Noise Measurements on AlGaAs/GaAs Resonant Tunnel Diodes //Applied Physics Letters.— 1989.— Vol. 55, №19.-P. 1969-1971.

84. Noise Characteristics of Si/SiGe Resonant Tunneling Diode /Y.Okada, J.Xu, H.C.Liu //Solid State Electronics.- 1989.- Vol. 32, №9.- P. 797-800.

85. Корнилов C.A., Овчинников К.Д., Кислицын Э.Б. Источники l/F-шума в лавинно пролетных диодах из арсенида галлия //Журнал технической физики.- 1997.- Vol. 67, №8.- Р. 65-70.

86. Gomila G., Bulashenko О.М., Rubi J.M. Local Noise Analysis of a Schottky Contact: Combined Thermionic-Emission-Diffusion Theory //Journal of Applied Physics.- 1998.- Vol. 83, №5.- P. 2619-2630.

87. Bulashenko O.M., Rubi J.M. Self-Consistent Theory of Shot Noise in Nondegenerate Ballistic Conductors //Physical Review. В.- 2000- Vol. 61, №8 P. 5511-5528.

88. Effect of Long-Range Coulomb Interaction on Shot—Noise Suppression in Ballistic Transport /T.Gonzalez, O.M.Bulashenko, J.Mateos et al //Physical Review-1997.- Vol. В 56, №11p. 6424-6427.

89. Bulashenko O.M., Rubi J.M. Self-Consistent Theory of Current and Voltage Noise in Multimode Ballistic Conductors //Physical Review. В.- 2002 Vol. 66, №8.-P. 5310-5326.

90. Ван дер Зил А. Флуктуации в радиотехнике и физике — М-Л.: Госэнергоиздат, 1958.-296 с.

91. Wyatt J.L. jr, Coram G.J. Nonlinear Device Noise Models: Satisfying the Thermodynamic Requirements /ДЕЕЕ Transactions on Electron Devices- 1999.— Vol. 46, №1- P. 184-193.

92. Coulomb Suppression of Surface Noise /V.A.Kochelap, V.N.Sokolov, O.M.Bulashenko, J.M.Rubi //Applied Physics Letters 2001.- Vol. 78, №14.- P. 2003-2005.

93. Microwave Noise of DBRT Diode over Full Bias Voltage Range /J.I.M.Demarteau, H.C.Heyker, J.J.M.Kwaspen et al //Electronics Letters- 1991 — Vol. 27, №1.- P. 7-8.

94. Shot Noise in Self-Assembled InAs Quantum Dots /А. Nauen, I.Hapke-Wurst, F.Hohls et al //Physical Review. В.- 2002.- Vol. 66, №16.- P. 1303-1307.

95. НЧ шум в Ino.2Gao.8As/GaAs/InGaP лазерах на квантовых ямах /Н.В.Байдусь, А.В.Беляков, А.В.Моряшин и др. //Semiconductors.: Труды 3-го совещания по проекту НАТО SfP-973799. Нижний Новгород, 2003.- С. 150-160.

96. Биспектр 1/f шума в наноразмерных полупроводниковых диодах на основе GaAs /А.В.Якимов, А.В.Беляков, А.В.Моряшин и др. //Semiconductors.: Труды 3-го совещания по проекту НАТО SfP—973799. Нижний Новгород, 2003 — С. 174-184.

97. Взрывной и 1/f шум в светоизлучающих диодах на квантовых точках /А.В.Беляков, Л.К.Дж.Фандамме, М.Ю.Перов, А.В.Якимов //Semiconductors.: Труды 3-го совещания по проекту НАТО SfP-973799. — Нижний Новгород, 2003.-С. 129-142.

98. Turley P.J., Teitsworth S.W. Electronic Wave Functions and Electron Confined Fonon Matrix Elements in GaAs/AlxGal-xAs Double — Barier Resonant Tunneling Structures //Physical Review. В.- 1991- Vol. 44, №78- P. 3199-3210.

99. Resonant tunneling times in superlattice structures /J.-W.Choe, H.-J.Hwang, A.G.U.Perera et al //Journal of Applied Physics.- 1996.- Vol. 79, №10 P. 75107513.

100. Kim Y., Shin S., Lee K. Architecture and Algorithm for High Precision Image Rejection and Spurious Rejection Mixers Using Digital Compensation //IEEE MTT-S Digest.-New York, 2002.-P. 799-802.

101. Computer-Aided Circuit Analysis Tools for RFIC Simulation: Algorithms, Features, and Limitations /K.Mayaram, D.C.Lee, S.Moinian et al //IEEE Transactions on Circuits and Systems. Analog and Digital Signal Processing.- 2000.— Vol. 47, №4.-P. 274-286.

102. Anselm A. An Introduction to MBE Growth //www.ece.utexas.edu /projects/ece/mrc /groups /streetjmbe /mbechapter.html—1997.- 20 p.

103. Rinaldi F. Basics of Molecular Beam Epitaxy (MBE) //www-opto.e-technik.uni-ulm.de/forschung/jahresbericht/2002/ar2002fr.pdf-2002 8 p.

104. Исследование квантовых ям InxGaixAs/GaAs методами низкотемпературной фотолюминесценции и рентгеновской дифрактометрии /С.В.Евстигнеев, Р.М.Имамов, А.А.Ломов и др //Физика и техника полупроводников 2000 - Т.34, №6 - С.719-726.

105. Никифоров А.И., Черепанов В.А., Пчеляков О.П. Исследование процесса роста пленки Ge на поверхности кремния (100) методом регистрирующей дифрактометрии //Физика и техника полупроводников— 2001.— Т.35, №9 — С. 1032-1035.

106. Аналитическое выражение начального участка ВАХ РТД : Научно-технический отчет о НИР "Джейран-МРП-2" (итоговый). /Ассоциация специальной микроэлектроники (АСЭ). Руководитель НИР Ю.А.Иванов. ГР №5087692, Инв №137.- М., 1997.- 140 с.

107. Иванов Ю.А., Малышев К.В., Федоркова Н.В. Формирование ВАХ AlGaAs нанодиодов //СВЧ техника и телекоммуникационные технологии.: Тез. докл. 14 Междунар. Крымская конф. Севастополь, 2004.- С.532-534.

108. Schulman J.N., De-Los Santos H.J., Chow D.H. Physics-Based RTD Current-Voltage Equation /ЛЕЕЕ Electron Device Letters 1996,- Vol. 17 - P. 220-222.

109. A Monolithic 4-Bit 2-Gsps Resonant Tunneling Analog-to-Digital Converter /T.P.E.Broekaert, B.Brar, J.P.A.van der Wagt et al. //ШЕЕ Journal of Solid State Circuits.-1998.-Vol. 33.-P. 1342-1349.