基本介紹
- 中文名：砷化鎵存儲器
- 外文名：GaAs memory
- 學科：計算機硬體
- 材料：砷化鎵
- 類型：隨機存儲器、串列電荷耦合存儲器
- 作用：存儲數據
簡介,類型,砷化鎵,
簡介
存儲器是一種利用半導體技術製成的存儲數據的電子設備。其電子電路中的數據以二進制方式存儲，存儲器的每一個存儲單元稱做記憶。砷化鎵存儲器是存儲器的材料是砷化鎵半導體。主要砷化鎵材料的特殊結構使其具備優良特性。根據量子力學原理，電子的有效質量越小，它的運動速度就越快，而砷化鎵中電子的有效質量是自由電子質量的1/15，只有矽電子的1/3。用砷化鎵製成的電晶體的開關速度，比矽電晶體快1～ 4倍，用這樣的電晶體可以製造出速度更快、功能更強的計算機。因為砷化鎵的電子運動速度很高，用它可以製備工作頻率高達1010赫茲的微波器件，在衛星數據傳輸、通信、軍用電子等方面具有關鍵性作用。
類型
砷化鎵高速隨機存儲器
砷化鎵電子遷移率高（約為一般矽材料的7倍），而且材料的本徵電阻率大，有利於提高存儲單元的開關速度。砷化鎵半導體材料禁頻寬，工作溫度高，抗輻射能力強。砷化鎵器件在速度和集成度方面均可達到射極耦合邏輯器件的水平，而功耗比射極耦合邏輯器件低。
砷化鎵存儲信息的單元是砷化鎵-金屬-半導體場效應管構成。砷化鎵-金屬-半導體場效應管的工作原理和結構同矽場效應管相似。與砷金屬-氧化物-半導體場效應管的差別在於它的肖特基二極體是在金屬柵和砷化鎵界面處形成，可提高溝道電流，進而提高存儲的速度。砷化鎵-金屬-半導體場效應管有耗盡型和增強型。耗盡型在零柵條件下扔導通，漂移大，大規模集成存儲單元難度極大。增強型在零柵電壓條件下，依靠其柵極PN結或肖特基勢壘的自建勢，使溝道夾斷，沒有導通電流，當加以正壓補償其自建勢壘，達到某一閾值，溝道才開始導通。因此器件抗干擾、抗輻射能力強。砷化鎵高速隨機存儲器存儲單元大多數使用增強型砷化鎵-金屬-半導體場效應管直接耦合邏輯構成。
一般砷化鎵靜態隨機存取存儲器邏輯電路採用直接耦合場效應管邏輯（DCFL），雖然邏輯電平擺幅小，但功耗低。這種直接耦合邏輯陣列，可由用戶根據存儲單元安排進行設計布線。直接耦合場效應管邏輯採用細長金屬柵結構，這種結構漏電電流小，有利於提高集成度。
砷化鎵快速串列電荷耦合存儲器
砷化鎵半導體器件工作效率高，電荷轉移效率可達99.99%，是理想的電荷耦合器件，已製成3.2
位高集成度電荷耦合器件存儲器，它可用於圖像信息存儲，也是光計算機的重要存儲器件。由於半導體量子光電子學技術的發展，可生長一種人工改性的超微結構的半導體材料，即量子阱超晶格材料、如砷化鎵異質材料，這種砷化鎵材料有較好的光電子特性，它和電荷耦合存儲技術相結合，可以構造較理想的圖像信息存儲器。
砷化鎵
砷化鎵屬III-V族化合物半導體材料，由化學元素周期表中III族元素鎵和V族元素砷化合而成。砷化鎵材料最早見報於1929年，是由一位名叫高德斯密特(Goldschmidt)的科學家合成出來的，但是，直到1952年，才出現了有關砷化鎵在半導體電學性能方面的研究報導。隨著現代工業冶煉提純技術的進步和微電子技術的發展，砷化鎵材料已是III-V族化合物半導 體材料中套用最為廣泛、相關技術最為成熟的材料。採用半絕緣砷化鎵材料製作的超高速積體電路和微波毫米波單片積體電路，是雷達，電子對抗，計算機，衛星通信設備提高速度的關鍵電路，亦廣泛用於蜂窩電話，數字個人通信，光纖通信以及航天系統等領域；採用低阻低位錯砷化鎵材料可製作半導體發光器件，如發光二極體(LED)和固體半導體雷射器(LD)。尤其是以低位錯砷化鎵材料為襯底製作的各種發光LED，具有耗電量小、壽命長﹑發熱量少、反應速率快﹑體積小﹑耐碰撞、適合多種環境等許多優點，是當今半導體照明工程中不可 或缺的一大材料分支，其相關產品已在室內及戶外顯示、LCD背光源、全彩顯示屏、交通信號燈、汽車燈具等領域得到了廣范套用。
砷化鎵晶格是由兩個面心立方(fcc)的子晶格(格點上分別是砷和鎵的兩個子晶格)沿空間體對角線位移1/4套構而成。這種晶體結構在物理學上稱之為閃鋅礦結構。這類化合物以共價結合為主，但卻混雜有部分離子結合性質。這是由於V族元素的電負性比III族元素大，組成晶體時，部分電子將從電負性低的原子(III族元素)轉移到電負性較高的原子(V族元素)中去，電荷的這種轉移(極化)使III族元素帶正電，V族元素帶負電。如果引用有效電荷Z*e這個概念來描述這種電荷轉移的程度，則“共價鍵”模型可認為砷化鎵晶體以共價結合為主，但混雜有部分離子結合性質，每個離子帶有效電荷Z*e。
在微波套用領域，砷化鎵與矽相比有幾個明顯的優點：高遷移率，高飽合漂移速度和較強的半絕緣能力。當半導體處於外場中時，在相繼兩次散射之間的自由時間內，載流子(比如電子)將被外場加速，從而獲得沿一定方向的加速度。因此，在有外場存在時，載流子除了做無規則的熱運動外，還存在著沿一定方向的有規則的漂移運動，漂移運動的速度稱為漂移速度( v )，最大漂移速度稱為飽合漂移速度。砷化鎵的電子漂移速度達到一個峰值然後開始下降。半絕緣砷化鎵最為重要的一個性能在於它的絕緣性，通過區域離子注入，其襯底內部仍然能保持電隔離。這樣的性質，使其非常適合用作生產積體電路所用襯底的材料。另外，半絕緣砷化鎵材料製成的器件，其寄生電容很小，這樣可用來製造一些快速器件，比如開發的單片微波積體電路。
