Research for ultra-fast operation of InP HBT by ballistic transportation in collector

InP HBT在收集器中弹道输运超快运行研究

基本信息

批准号：
16360170
负责人：
MIYAMOTO Yasuyuki
金额：
$ 9.54万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16360170/
关键词：
Heterojunction bipolar transistor InP Electron beam lithography Ballistic electron Collector capacitance Narrow emitter Collector transit time Kirk effect ヘテロ接合バイポーラトランジスタ

项目摘要

Obtained results in this study are as follows :Electron velocity in the collector was estimated by Monte Carlo simulation. In the heterojunction bipolar transistor with 100 nm thick collector, electron velocity is over 4x10^7cm/s at first 40 nm, but the velocity is less than 2x10^7cm/s at final 20 nm. With base thickness of 25 nm, estimated cutoff frequency is about 630 GHz.Thus we propose hot electron transistors with intrinsic semiconductor as propagation region for ballistic transportation and thermionic hetero-launcher for high drivability controlled by insulated gate. Electron speed in the collector is over 7x10^7cm/s and cutoff frequency over 1 THz is estimated when collector current density is over 1000 kA/cm^2.Heterojunction bipolar transistors with 0.1um wide buried metal wires showed 0.6 fF as total collector capacitance. To our knowledge, this is the smallest capacitance. However, electron flux from side of the wire limits further improvement. Thus we proposed heterojunction bipolar transistors with SiO_2 wire under base contact region. 200-nm-thick wires were buried in heterojunction bipolar transistor structure with flat hetero-interface. In the transistors with SiO_2 wire, no serious degradation was observed in DC measurements. Hot electron transistors with insulated gate and thermionic hetero-launcher were fabricated. Good isolation of gate and collector current control by gate bias were confirmed.

本研究得到的结果如下：通过蒙特卡罗模拟估算了收集器中的电子速度。在集电极厚度为100 nm的异质结双极晶体管中，电子速度在最初的40 nm处超过4x10^7cm/s，但在最后的20 nm处速度小于2x10^7cm/s。基极厚度为 25 nm，估计截止频率约为 630 GHz。因此，我们提出了采用本征半导体的热电子晶体管作为弹道传输的传播区域和热电子异质发射器，以实现由绝缘栅控制的高驱动性。当集电极电流密度超过 1000 kA/cm^2 时，集电极中的电子速度超过 7x10^7cm/s，截止频率估计超过 1 THz。具有 0.1um 宽掩埋金属线的异质结双极晶体管显示总集电极电容为 0.6 fF 。据我们所知，这是最小的电容。然而，来自导线侧面的电子通量限制了进一步的改进。因此我们提出了基极接触区下带有SiO_2线的异质结双极晶体管。 200 nm 厚的导线埋入具有平坦异质界面的异质结双极晶体管结构中。在具有 SiO_2 线的晶体管中，在直流测量中没有观察到严重的退化。制造了具有绝缘栅和热离子异质发射器的热电子晶体管。证实了通过栅极偏置实现栅极和集电极电流控制的良好隔离。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Current Gain and Voltage Gain in Hot Electron Transistors without Base Layer

无基层热电子晶体管的电流增益和电压增益

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Trans.IECE of Japan E89-C, 7
影响因子：
0
作者：
Y.Miyamoto;A.Suwa;Y.Miyamoto;K.Nishihori;Yasuyuki MIYAMOTO
通讯作者：
Yasuyuki MIYAMOTO

InP buried growth of Si02 wires toward reduction of collector capacitance in HBT

InP 掩埋生长 SiO2 线以减少 HBT 中的集电极电容

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
J. Cryst, Growth 298
影响因子：
0
作者：
Y.Miyamoto
通讯作者：
Y.Miyamoto

ホットエレクトロントランジスタ

热电子晶体管

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Charging Time of Double-Layer Emitter in Heterojunction Bipolar Transistor Based on Transmission Formalism

基于传输形式的异质结双极晶体管双层发射极充电时间

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Jpn.J.Appl.Phys. 45・35
影响因子：
0
作者：
Y.Miyamoto;A.Suwa;Y.Miyamoto;K.Nishihori;Yasuyuki MIYAMOTO;Nobuya Machida
通讯作者：
Nobuya Machida

Analysis of lateral current spreading in collector of submicron HBT

亚微米HBT集电极横向电流分布分析

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (発表予定)
影响因子：
0
作者：
Y.Miyamoto;A.Suwa;Y.Miyamoto;K.Nishihori;Yasuyuki MIYAMOTO;Nobuya Machida;Yasuyuki MIYAMOTO;Yasuyuki Miyamoto;Kazuhito Furuya;小池康晴;Y.Watanabe
通讯作者：
Y.Watanabe