Тонкопленочный полупроводниковый электронный резонатор

Тонкопленочный полупроводниковый электронный резонатор

Реферат

Изобретение относится к элементам микро- и наноэлектроники и может быть использовано в качестве резонатора в устройствах микро- и наноэлектроники как элемент, стабилизирующий несущую тактовую частоту. Исходя из свойств резонатора данный элемент может применяться в качестве элемента индуктивности или емкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является кварцевый резонатор (Свидетельство РФ на полезную модель №1524774, кл. 6 Н 03 Н 3/02), данный прототип представляет собой кварцевую пластину, находящуюся между двумя проводящими обкладками, помещенными в герметичный объем с парами йода. Кварцевый резонатор как изделие представляет собой металлический или пластиковый корпус с двумя контактными выводами.

Недостатком описанного кварцевого резонатора являются: 1) относительно большие геометрические размеры; 2) обязательное наличие герметичного объема, в который помещено устройство; 3) сложность получения кварцевого резонатора с заданной частотой работы; 4) невозможность применения в интегральном исполнении.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, заключается в уменьшении размеров резонатора, ограниченных методом литографии; получении элемента непосредственно в интегральных схемах; изготовлении резонатора с параметрами, заданными непосредственно при технологическом процессе, не требующими последующей юстировки.

Указанный технический результат достигается тем, что тонкопленочный полупроводниковый электронный резонатор состоит из следующих слоев: омический контакт, полупроводниковый слой, металлический слой (толщина которого меньше длины свободного пробега электрона), имеющий омические контакты к прилежащим полупроводниковым слоям, причем в этой области возникает электронное облако, которое при приложении переменного напряжения колеблется около положения равновесия, полупроводниковый слой, омический контакт.

На чертеже приведена послойная структура тонкопленочного полупроводникового электронного резонатора с обозначением омических контактов.

На чертеже показаны: омический контакт 1, полупроводниковый слой 2, металлический слой 3, имеющий омические контакты к прилежащим полупроводниковым слоям (I, II), полупроводниковый слой 4, омический контакт 5.

Принцип работы тонкопленочного полупроводникового резонатора состоит в следующем: если к крайним омическим контактам 1, 5 приложить напряжение, общее электронное облако, образованное омическими контактами металлического слоя 3 и полупроводниковых слоев 2, 4, сместится от положения равновесия в сторону положительного потенциала. Если напряжение убрать, облако вернется к положению равновесия. При приложении переменного напряжения облако электронов будет колебаться около положения равновесия, то есть около слоя металла 3, при определенной частоте возникнет резонанс. Резонансная частота определяется временем пролета электронов через слой металла 3, то есть его толщиной.

Тонкопленочный полупроводниковый электронный резонатор работает следующим образом: к омическим контактам 1, 5 прикладывается напряжение с определенной частотой, в результате колебания электронного облака, образованного избыточными электронами омических контактов I, II, возникает резонанс, то есть падает значение тока между контактами 1 и 5.

В области частот, ниже резонансной, данное устройство может использоваться в качестве индуктивности в интегральном исполнении.

Тонкопленочный полупроводниковый электронный резонатор, отличающийся тем, что в его структуру входят следующие слои: слой, образующий омический контакт с прилежащим полупроводниковым слоем, полупроводниковый слой, металлический слой, имеющий омические контакты к прилежащим полупроводниковым слоям, полупроводниковый слой и слой, образующий омический контакт с прилежащим полупроводниковым слоем, причем в структуре имеется общее электронное облако, образованное омическими контактами металлического слоя и прилежащими полупроводниковыми слоями, которое при приложении переменного напряжения к крайним слоям колеблется около положения равновесия и входит в резонанс, частота которого определяется толщиной среднего металлического слоя, которая должна быть меньше длины свободного пробега электрона.