การผลิตและการศึกษาลักษณะสมบัติกระแสตรงของไบโพลาร์ทรานซิสเตอร์โครงสร้างระนาบชนิดหัวต่อต่างชนิดคู่ของ GaAIAs/GaAs โดยการแพร่ซึมสังกะสี

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