Tunneling Based Electronic Devices

Abstract: Popular Abstract in Swedish Denna avhandling behandlar design, tillverkning, karakterisering och optimering av elektroniska komponenter alla baserade på kvantmekanisk tunnling. Tunnling är ett rent kvantmekaniskt fenomen utan någon klassisk motsvarighet, som först blir relevant då dimensionerna krymper ner i nanometerskala (en nanometer är en miljarddel's meter). Då kan elektroner ”tunnla” igenom barriärer vilka i klassisk fysik hade stoppat dera's framfart. Det innebär bland annat, att material som är elektriska isolatorer i makroskopiska storlekar kan börja släppa igenom ström när de krymp's ner till nanometerskalan. Tunnlingsfenomenet kan vidare använda's för att tillverka komponenter som uppvisar negativ differentiell resistan's, det vill säga komponenter i vilka strömmen minskar då spänningen ökar. Denna karakteristik är intressant för olika elektroniska tillämpningar, till exempel oscillatorer och kompakt integration av digitala grindar. Två sådana komponenter har studerat's här, så kallade resonanta tunneldioder och Esaki-dioder. Genom avancerad halvledarprocessning är det vidare möjligt att tillverka tre-terminalkomponenter, så kallade transistorer. På så sätt kan man även tillverka tunneltransistorer, i vilka tunnelströmmen kan styra's med en yttre pålagd kontrollspänning. Avhandlingsarbetet täcker fabrikation av resonanta tunneltransistorer, design av resonanta tunneldioder/transistorer för höghastighetstillämpningar, och tredimensionell integration av metaller och halvledare. Även grundläggande studier transportmekanismer för kopplade lågdimensionella system har utfört's, där elektroner tunnlar mellan två noll-dimensionella tillstånd.. Slutligen har Esaki-dioder i kisel-germanium lämpade för integration med traditionell kiselbaserad elektronik tillverkat's.