谐振隧穿器件简介

    谐振隧穿器件是以隧穿效应为工作原理发展起来的量子电子器件。所谓量子隧穿现象，也就是说，即使粒子的能量低于势垒高度，它仍能以一定的概率穿过这个势垒的现象。谐振隧穿就是两个或两个以上电子在不同隧道结同时穿越的现象。该效应会削弱库仑阻塞效应，被存储的一个电子通常表示一字节的信息，所以谐振隧穿效应对信息的存储寿命有至关重要的作用。

    谐振隧穿器件的特点即：在器件结构中有量子阱或超晶格形成的谐振隧道势垒(RTB)，如果势阱或超晶格的宽度足够小，在量子阱中会形成量子化能级，即谐振能级，电子只有在其能量与谐振能级相等时才能通过。在RTB上加电压时，在I-V特性曲线上会出现负微分电阻现象，如图5-7所示，这样在构成逻辑IC时，可大幅度减少所需晶体管数目，故可实现低功耗和高速度。此外，如果在晶体管结构中加入两个以上的RTB，还可以构成多值逻辑和倍频器所用的多态器件。这类器件的另一特点是，发射区电子具有高热能，以弹道方式传输，速度快，有可能被利用于太赫级频率的检测和数百吉赫级的振荡器中。

    图5-7    双势垒隧穿三极管的电流与电压曲线

    谐振隧穿双势垒现象于1974年被第一次观测到，但当时得到的负微分电阻( NDR)效应还很小，不能满足器件制造的要求。以后的十几年中，观测到谐振隧穿双势垒过程中较高的峰谷电流比，并产生了许多应用这些现象的器件。目前研究的比较充分的谐振隧穿器件主要有谐振隧穿二极管( RTD)和谐振隧穿晶体管( RTT)。