), які вже знайшли багато корисних застосувань в високочастотної техніці, можуть служити наочним прикладом приладів, в яких високі технічні характеристики досягаються за рахунок використання квантового поведінки електронів, локалізованих в нанометрових потенційних ямах з розмірами менше довжини хвилі де Бройля електронів
Польові транзистори на гетероструктурах мають шарувату структуру, що дозволяє створювати двовимірний електронний газ з високою рухливістю. На рис. 2, а схематично представлено перетин типового модулювати-легованого польового транзистора (MODFET), що включає в себе всі звичні електроди транзистора (сток, витік і затвор).
Рис. 2. (А) Схема перерізу типового модулювати-легованого польового транзистора (MODFET або НЕМТ); (Б) схематичне будова зони провідності в напрямку, перпендикулярному структурі.
Діаграма (а точніше, структура зони провідності в напрямку, перпендикулярному структурі) наведена на рис. 2, б. Найбільш характерною особливістю транзисторів цього типу виступає квантова яма для електронів, що утворюється між n-легованим шаром напівпровідника AlGaAs і шаром звичайного, нелегованого GaAs. Квантова потенційна яма в гетероструктурах AlGaAs-GaAs формується на поверхні розділу через те, що ширина забороненої зони AlGaAs (Е g ~ 2 еВ) значно перевищує ширину зони в GaAs (Е g ~ 1,41 еВ). Зазвичай ширина такої квантової ями (приблизно трикутної форми) становить близько 8 нм, тобто є настільки тонкою, що електронний газ дійсно може утворювати двовимірну систему. На рис.2, б показаний тільки один енергетичний рівень. Прошарок з нелегованого AlGaAs вводиться в структуру для того, щоб ще більше видалити проводить канал від шару AlGaAs n-типу (де генеруються носії) і тим самим підвищити рухливість електронів внаслідок ослаблення взаємодії з іонізованими донорами. Типова ширина такого прошарку становить близько 50 А.
Легко помітити, що показана на рис. 2 структура MODFET або НЕМТ дуже схожа на польові МОП-транзистори, у яких потенційна яма для електронного каналу також розташовувалася на поверхні розділу структури Si - SiO 2. Звичайний режим роботи польових транзисторів з високою рухливістю носіїв (НЕМТ) схожий на режим польових МОП-транзисторів, у яких потік електронів рухається від витоку до стоку під впливом прикладеної напруги. Такий струм може модулюватися сигналом напруги, що подається на затвор. Аналітичне вираження для залежності струму насичення I dsat від напруги на затворі V g має вигляд: I dsat ~ (Vg - V т) 2, де величина V т - величина порогового напруги. Тому вольтамперні характеристики модулювати-легованих польових транзисторів дуже схожі на характеристики польових МОП-транзисторів. Швидкість перемикання і високочастотні характеристики таких транзисторів можуть бути підвищені за рахунок зменшення часу прольоту електронів tr, для чого конструктори таких пристроїв прагнуть максимально скоротити довжину затвора L (яка зазвичай становить близько 100 нм), одночасно намагаючись збільшити ширину затвора, оскільки це дозволяє підвищити величину сигналу і так звану крутизну транзистора. Відомо, що для виготовлення польових транзисторів з бар'єром Шоттки для досягнення високої крутизною необхідно використовувати високолеговані матеріали (з рівнем легування порядку 18 жовтня - 10 19 см - 3), що обмежує дрейфову швидкість електронів через розсіяння на великому числі домішкових атомів. ...
