半导体器件知多少（23）－－－实空间转移二极管
1972年格里布尼科夫（Gribnikov）和1979年赫斯（Hess）等人提出利用“实空间转移（RST）二极管”的概念来得到负微分电阻。1980年希奇乔（Shichijo）等人介绍了分析模型，同年格利森（Glisson）采用蒙特卡罗（Monte Carlo）方法进行了计算机模拟。1981年基弗（Keever）等人展示了用RST二极管得到负阻的第一个实验证据。1982年科尔曼（Coleman）等人作了RST振荡器示范。这种器件仍然处在研究阶段，还没有进行商品化生产。
实空间转移二极管要求异质结的两种材料有不同的迁移率。另外，对于n沟器件，其材料（具有较低迁移率）还必须具有高的导带边缘EC。最好的材料选择是GaAs/AlGaAs异质结。虽然调制掺杂不是一种必要条件，但是AlGaAs中的重掺杂将进一步降低其迁移率，同时GaAs层中不存在掺杂便可提高其迁移率。调制掺杂可得到高迁移率比，所以通常已将它应用于RST二极管。本征GaAs的厚度不是重要因素，因为其主要沟道只限于AlGaAs/GaAs异质界面。一般，使用约为1微米的GaAs厚度。AlGaAs层必须比有效实空间转移用的主沟道厚得多。在该情况下，因为主沟道很薄（约100埃），AlGaAs可以使用大约1000埃。这种AlGaAs层的掺杂范围在1017到1018cm－3之间。本征AlGaAs薄层（约50埃）是典型的调制掺杂，可确保异质界面与重掺杂区分隔开，以避免杂质散失。n＋区可利用来自合金接触（它一般用AuGe制作）的杂质扩散来形成。
层厚度和掺杂分布需要精细控制，必须采用MBE或MOCVD生长方法。
实空间转移效应类似于转移电子效应，有时很难在异质结构方面用实验方法把它们分开。转移电子效应是由于单一的同类材料特性的缘故。当载流子被高施加电场激发到动能空间的卫星带时，迁移率将减小，而且电流也会降低，从而产生负微分电阻。在实空间转移效应中，载流子的转移是在两种材料之间（在实空间）而不是在两种能带之间（在动能空间）。在低电场下，电子（在n沟道器件中）只限于具有低EC和较高迁移率的材料（GaAs）。靠近阳极的载流子从电场获得足够的能量来克服导带不连续性，并流向较低迁移率的临近材料（AlGaAs）。这种载流子转移，可以认为是电子温度下而不是室温下的热电子发射。于是，较高电场产生了较小电流，这便是负微分电阻的定义。这种实空间转移的临界电场已显示出是在1.5到3kV/cm之间，而GaAs转移电子效应的临界电场一般为3.5kV/cm。必须牢牢记住的是，这些临界电场是由两种不同类型的沟道（异质界面与本体）得到的，而不能单独用来隔离该效应。实空间转移的另一特性是，其中诸如导带不连续性、迁移率比及膜厚度等要素都能更好地控制，所以器件特性能够得到改变和优化。
RST二极管的模型是复杂的，还没有明确得出精确I-V特性的方程。实验数据表明，峰-谷电流比不很高，其最大值约为1.5。计算机模拟表明，可以得到大于2的比值。
RST二极管的优点之一是高速工作。响应时间受两种材料之间异质界面内载流子的移动限制，但比传统二极管的高得多，因为其中载流子在正负极之间的渡越时间是主导因素。迄今，其应用只得到振荡器的实验证明。实空间转移效应也能应用于三端器件。
: 科技
