摘要:Mimura開始研究替代MOSFET中所用硅的替代半導體,他希望這會是解決方案.但是在研究過程中,他無意中發現在《Applied Physics Letters 》上有一篇貝爾實驗室文章發表的文章,裏面談到異質結超晶格(heterojunction superlattices)——一個有着顯著不同的兩種或更多種半導體結構的超晶格,其使用的調製摻雜技術(modulation-doping )以在空間上分開傳導電子和帶隙以開發他們的母體施主雜質原子。1977年在日本厚木的富士通實驗室擔任電子工程師時,IEEE終身Fellow三村隆史(Takashi Mimura)開始研究如何更快地製作金屬氧化物半導體場效應晶體管。

(原標題:?這個已有40年曆史的晶體管改變了通信行業)

1977年在日本厚木的富士通實驗室擔任電子工程師時,IEEE終身Fellow三村隆史(Takashi Mimura)開始研究如何更快地製作金屬氧化物半導體場效應晶體管。1966年發明的MOSFET是當時當時最快的晶體管,但Mimura和其他工程師希望通過增強電子遷移率(使電子能夠快速移動通過半導體材料)來使其變得更快。

富士通的Syoshi Hiyamizu(左)和IEEE研究員三村隆史(Takashi Mimura)測試了第一個高電子遷移率晶體管。右邊是第一個商用HEMT。

Mimura開始研究替代MOSFET中所用硅的替代半導體,他希望這會是解決方案.但是在研究過程中,他無意中發現在《Applied Physics Letters 》上有一篇貝爾實驗室文章發表的文章,裏面談到異質結超晶格(heterojunction superlattices)——一個有着顯著不同的兩種或更多種半導體結構的超晶格,其使用的調製摻雜技術(modulation-doping )以在空間上分開傳導電子和帶隙以開發他們的母體施主雜質原子。 這激發了Mimura創造了一個新的晶體管——HEMT。

1979年,他發明了高電子遷移率晶體管。他的HEMT使用異質結超晶格來增強電子遷移率,從而提高了速度和性能。現在,本發明爲手機,衛星電視接收機和雷達設備供電。

據介紹,HEMT由半導體薄層(n型砷化鎵和鋁砷化鎵)以及異質結超晶格組成;它具有自對準的離子注入結構和凹槽門結構。在n型砷化鎵(高度摻雜的窄帶隙)和鋁砷化鎵(非摻雜的窄帶隙)的層之間形成用作二極管的超晶格。使用不同的帶隙材料會在超晶格中形成量子阱。阱使電子快速移動而不會與雜質碰撞。

而自對準的離子注入結構由漏極,柵極和源極組成,它們位於n型砷化鎵第二層(凹入柵結構)的頂部。電子源自源極,流經半導體和異質結超晶格進入漏極。柵極控制漏極和源極之間的電流。

在厚木富士通實驗室底層的展覽室裏,有一塊紀念碑寫道:

HEMT是第一個在兩種具有不同能隙的半導體材料之間結合界面的晶體管。 HEMT由於其高遷移率的溝道載流子而被證明優於以前的晶體管技術,從而具有高速和高頻性能。 它們已廣泛用於射電望遠鏡,衛星廣播接收器和蜂窩基站,成爲支持信息和通信社會的一項基本技術。

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