การผลิตและการศึกษาลักษณะสมบัติกระแสตรงของไบโพลาร์ทรานซิสเตอร์โครงสร้างระนาบชนิดหัวต่อต่างชนิดคู่ของ GaAIAs/GaAs โดยการแพร่ซึมสังกะสี

Fabrication and study on the DC characteristic of zinc doped planar GaAlAs/GaAs double heterojunction bipolar transistor

Name: ยุพาวดี ดีสิรพิพัฒน์

ThaSH: ไบโพลาทรานซิสเตอร์

ThaSH: แกลเลียมอาร์เซไนด์

ThaSH: แกลเลียมอลูมิเนียมอาร์เซไนด์

Abstract: วิทยานิพนธ์นี้ได้เสนอวิธีการผลิตไบโพลาร์ทรานซิสเตอร์โครงสร้างระนาบชนิดหัวต่อต่างชนิดซึ่งใช้ GaAlAs/GaAs ทั้งที่หัวต่ออิมิตเตอร์-เบส และหัวต่อคอลเล็กเตอร์-เบส ในการนี้ชั้นผลึกคอลเล็กเตอร์ ชั้นผลึกเบส ชั้นผลึกอิมิตเตอร์ ชั้นผลึกผิวสัมผัสอิมิตเตอร์ พร้อมด้วยชั้นผลึกหนา 6 ไมครอนของชั้นหน้ากาก Ga₀.₆Al₀.₄As ที่ไม่มีการเจือสารถูกปลูกอย่างต่อเนื่องกันตามลำดับด้วยวิธีเอพิแทกซีสถานะของเหลวลงบนแว่นผลึก GaAs(n+ ) หลังจากนั้นชั้นผลึกหน้ากากบริเวณที่กำหนดให้เป็นขั้วโลหะเบสจะถูกกัดออกด้วยสารเคมี เพื่อเป็นพื้นที่สำหรับแพร่ซึมสารเจือ โดยนำกลับเข้าสู่เตาปลูกผลึกอีกครั้ง เพื่อปลูกชั้นผลึกของ Ga₀.₆Al₀.₄As ที่เจือด้วยสังกะสี สังกะสีจะแพร่เข้าสู่ชั้นเบสในขณะที่ปลูกผลึก หลังจากขั้นตอนนี้ ชั้น Ga₀.₆Al₀.₄As ของชั้นแพร่ซึมและของชั้นหน้ากากจะถูกกัดออกหมดด้วย HF ก่อนนำไปสร้างผิวสัมผัสโอห์มมิกของอิมิตเตอร์ คอลเล็กเตอร์และเบส ตามลำดับ จากนั้นทรานซิสเตอร์จะลูกทดสอบความสามารถในการทำงาน ซึ่งพบว่าสามารถทำงานได้ทั้งในโมดปกติ และในโมดกลับทาง โดยอัตราขยายกระแสในทั้งสองโมดนั้นมีความสัมพันธ์กับพารามิเตอร์หลายตัว ได้แก่ ความเข้มข้นของสารเจือปนในชั้นต่างๆ รวมทั้งปริมาณอลูมิเนียมในชั้นอิมิตเตอร์และคอลเล็กเตอร์ รวมถึงความลาดของหัวต่ออิมิตเตอร์-เบส และหัวต่อคอลเล็กเตอร์-เบส และจากผลการคำนวณทางทฤษฎีและวิเคราะห์ผลการทดลองสรุปว่า ค่าอัตราขยายกระแสในโหมดปกติจะมีค่าเพิ่มขึ้นก็ต่อเมื่อเพิ่มสัดส่วนของอลูมิเนียมในชั้นอิมิตเตอร์หรือลดสัดส่วนของอลูมิเนียมในชั้นคอลเล็กเตอร์ ส่วนค่าอัตราขยายกระแสในโมดกลับทางจะมีค่าเพิ่มขึ้นก็ต่อเมื่อลดสัดส่วนของอลูมิเนียมในชั้นอิมิตเตอร์ หรือเพิ่มสัดส่วนของอลูมิเนียมในชั้นคอลเล็กเตอร์ อย่างไรก็ตามจะต้องคำนึงถึงความลาดของหัวต่อทั้งสอง โดยถ้าความลาดของหัวต่อลดลง จะส่งผลเสียแก่อัตราขยายกระแสทั้งโมดปกติและโมดกลับทาง นอกจากนี้ยังศึกษาเพื่อหาโครงสร้างที่เหมาะสมที่ทำให้เกิดความสมมาตรระหว่างหัวต่ออิมิตเตอร์-เบส และหัวต่อคอลเล็กเตอร์-เบส ท้ายสุดได้เสนอแบบจำลองวงจรสมมลของโครงสร้างที่ได้ออกแบบไว้

Abstract: Double heterojunction bipolar transistors have been designed using GaAlAs and GaAs with planar structure. Five layers of collector, base, emitter, emitter contact and mask layer, a 6-µm non-doped Ga₀.₆Al₀.₄As layer, have been grown consecutively by liquid phase epitaxy on GaAs (n+) substrate. After etching the mask layer to open a region for base diffusion, the sample was earned back to the LPE furnace to grow the Zn-doped Ga₀.₆Al₀.₄As in order to diffuse Zn to the p-type base. After the process, both the diffusion layer and the mask layer were selectively etched by a HF-containing solution. Ohmic contacts to emitter, collector and base are then made. After all the processes, the transistor performances were tested. DC current gains in both normal and inverted modes depend on various parameters, such as impurity concentrations in emitter layer, base layer and collector layer including aluminium and heterojunction grading. Therefore, the effect of aluminium contents in both emitter and collector and the effect of junction gradings in both emitter-base junction and collector-base junction on the DC characteristics of the transistor were studied. Heterojunction transistors having aluminium content ranging from 0.2 to 0.35 were investigated. Both simulation and experimental results show that when the aluminium content of the emitter layer increases, the normal mode gain increases whereas the inverted mode gain decreases. It is also found that when the aluminium content of the collector layer increases, the normal mode gain decreases whereas the inverted mode gain increases. In addition, when both heterojunction gradings decrease, both of the gains would be affected. In our study, the optimum values of aluminium contents in both the emitter and the collector were found. Finally, we proposed a circuit model for the optimized structure.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ชุมพล อันตรเสน

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2543

Modified: 2564-09-09

Issued: 2564-08-18

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/71443

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมไฟฟ้า

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Yuparwadee_de_TDC.pdf	3.69 MB

ใช้เวลา

0.031947 วินาที