Введение
Глава 1. Проблемы обеспечения надежности при производстве смесителей радиосигналов на основе резонансно-туннельных диодов 15
1.1. Перспективность применения резонансно-туннельных диодов в нелинейных преобразователях радиосигналов 15
1.2. Анализ конструкций микро- и наноэлектронных диодных смесителей СВЧ-радиосигналов и технологий их производства 22
1.2.1. Типы конструкций смесителей СВЧ-радиосигналов 22
1.2.2. Применение метода ИК-спектральной эллипсометрии в технологиях приборостроения 38
1.2.3. Технологии изготовления смесителей радиосигналов на основе РТД 47
1.3. Анализ литературных данных по проблеме надежности диодных смесителей радиосигналов на основе РТД 51
1.4. Цель и задачи работы 53
Глава 2. Теоретические исследования влияния деградационных явлений в структуре РТД и погрешностей его изготовления на выходные электрические параметры смесителя радиосигналов 56
2.1. Исследование влияния диффузионных процессов в наноразмерных AlAs/GaAs резонансно-туннельных структурах, приконтактных областях и омических контактах на ВАХ РТД и выходные электрические параметры смесителя радиосигналов 56
2.1.1. Механизмы диффузии в AlAs/GaAs гетероструктурах 56
2.1.2. Определение активационных параметров диффузии 63
2.1.3. Оценка влияния диффузионных процессов в наноразмерных AlAs/GaAs резонансно-туннельных
гетероструктурах и омических контактах на ВАХ РТД и выходные электрические параметры смесителя радиосигналов 70
2.2. Исследование влияния технологических погрешностей на форму ВАХ РТД и выходные электрические параметры смесителя радиосигналов 80
2.2.1. Исследование чувствительности выходных электрических параметров балансного смесителя на основе РТД к толщине барьеров РТГС 82
2.2.2. Исследование чувствительности выходных электрических параметров балансного смесителя на основе РТД к высоте барьеров симметричной РТГС 85
2.2.3. Исследование чувствительности выходных электрических параметров балансного смесителя на основе РТД к толщине ямы симметричной РТГС 87
2.3. Исследование влияния технологических факторов
(температуры выращивания и отжига) на деградацию РТС и
приконтактных областей 90
Глава 3. Экспериментальные исследования влияния технологического процесса изготовления на модификацию свойств резонансно-туннельной гетероструктуры и омических контактов смесительных РТД 94
3.1. Методики и оборудование для проведения исследований
деградации показателей назначения смесителей радиосигналов на
основе AlAs/GaAs РТД 94
3.1.1. ИК-спектральный эллипсометр IR-VASE 95
3.1.2. Стенд Agilent для измерения выходных электрических характеристик смесителя радиосигналов 99
3.1.3. Микрозондовый стенд для измерения ВАХ РТД 102
3.1.4. Оборудование для проведения ускоренного старения гетероструктур 104
3.2. Экспериментальные исследования наноразмерных модельных органических и металлоорганических гетероструктур методом ИК-спектральной эллипсометрии 108
3.2.1. Гетероструктуры на основе политетрафторэтилена 109
3.2.2. Гетероструктуры на основе лавсана 112
3.3. Экспериментальные исследования влияния параметров технологического процесса изготовления наноразмерных AlAs/GaAs резонансно-туннельных гетероструктур на скорость деградационных процессов в этих структурах 117
3.3.1. Исследование гетероструктуры с эпитаксиальным слоем GaAs 119
3.3.2. Исследование гетероструктуры с Si-легированным слоем GaAs 130
3.3.3. Исследование сильно легированной структуры n-GaAs 135
3.3.4. Исследование AlAs/GaAs резонансно-туннельной гетероструктуры 137
3.4. Экспериментальные исследования влияния параметров конструкции и технологии изготовления AuGeNi омических контактов резонансно-туннельных диодов на скорость их диффузионной деградации 141
Глава 4. Разработка методик технической диагностики и прогнозирования надежности резонансно-туннельных диодов и смесителей радиосигналов на их основе 147
4.1. Разработка программно-расчетного комплекса diORTD для проведения математического моделирования диффузионных процессов в AlAs/GaAs наноразмерных гетероструктурах и вольт-амперных характеристик РТД на базе данных гетероструктур 147
4.1.1. Модуль численного моделирования диффузионных процессов в AlAs/GaAs резонансно-туннельных гетероструктурах 150
4.1.2. Модуль численного моделирования вольт-амперных характеристик резонансно-туннельных диодов 151
4.1.3. Модуль численного моделирования деградации AuGeNi омических контактов 165
4.1.4. Экспериментальная проверка точности моделирования ВАХ РТД программно-расчетным комплексом difZRTD 166
4.2. Исследование применимости Microwave Office для проектирования смесителей радиосигналов на основе резонансно- туннельных диодов 168
4.2.1. Измерение рабочих параметров смесителей 171
4.2.2. Анализ корректности расчета параметров БСМ по различным методикам 174
4.3. Разработка методики диагностики показателей качества наноразмерных AlAs/GaAs резонансно-туннельных гетероструктур на основе ИК-спектральной эллипсометрии 177
4.4. Разработка методики оценки изменения ВАХ РТД под действием деградационных процессов в его структуре 183
4.5. Разработка методики прогнозирования надежности смесителей радиосигналов на основе РТД в результате диффузионных процессов в резонансно-туннельной структуре, приконтактных областях и омических контактах 185
Глава 5. Выбор конструкторско-технологических методов и средств повышения надежности смесителей радиосигналов на основе AlAs/GaAs резонансно-туннельных диодов 191
5.1. Применение методики диагностики показателей качества наноразмерных AlAs/GaAs резонансно-туннельных гетероструктур на основе ИК-спектральной эллипсометрии для выбора режимов технологической операции молекулярно-лучевой эпитаксии 191
5.2. Применение методики оценки изменения вольт-амперных характеристик РТД под действием деградационных процессов в его структуре для выбора варианта исполнения омических контактов смесительных РТД 195
5.3. Разработка технологической операции контроля качества изготовления наноразмерных AlAs/GaAs резонансно-туннельных гетероструктур на основе метода ИК-спектральной эллипсометрии 202
5.4. Разработка технологической операции селекции смесительных AlAs/GaAs РТД 207
5.5. Разработка рекомендаций по изменению конструктивных параметров наноразмерной AlAs/GaAs резонансно-туннельной гетероструктуры 212
Выводы и заключение 216
Список используемых источников
