Исследование влияния диффузионных процессов в AlAs/GaAs резонансно-туннельных гетероструктурах на электрические характеристики и надежность устройств для нелинейных преобразований частоты радиосигналов на их основе

В течение отчетного периода была разработана математическая модель диффузии легирующей примеси в спейсерных слоях гетероструктур нелинейных элементов (НЭ), дополняющая разработанную в течение предыдущего отчетного периода математическую модель НЭ на основе AlAs/GaAs резонансно-туннельных гетероструктур (РТГС). Посредством компьютерного эксперимента коллективом исследована глубина проникновения легирующей примеси в спейсерные слои НЭ и дана оценка величины размытия гетерограниц слоев РТГС в условиях воздействия температурного фактора на этапе изготовления. В результате исследования влияния воздействия температурного фактора на этапе эксплуатации на распределение легирующей примеси в слоях гетероструктуры НЭ и размытие гетерограниц слоев РТГС установлено, что воздействие температуры 125 ºС в течение 200 000 ч не оказывает влияния на распределение легирующей примеси в слоях гетероструктуры и не приводит к размытию гетерограниц между слоями РТГС НЭ, что позволяет заключить, что деградация электрических параметров НЭ обусловлена ростом последовательного сопротивления потерь, вызванного диффузионными процессами, протекающими в омических контактах НЭ, а процессы диффузии In, Al и легирующей примеси в слоях гетероструктуры НЭ вносят значительный вклад в формирование электрических характеристик НЭ на этапе изготовления. На основе математической модели НЭ разработан алгоритм конструкторско-технологической (К-Т) оптимизации формы ВАХ НЭ, позволяющий осуществлять целенаправленный выбор параметров конструкции НЭ для обеспечения требуемой формы ВАХ с учетом допусков на значения паразитных параметров элемента. Разработанный алгоритм основан на методе покоординатного спуска, для повышения эффективности которого в алгоритм введен этап оценки влияния варьирования параметров конструкции на скорость приближения целевой функции к оптимальной, позволяющий на каждой итерации выбрать наиболее значимый параметр, варьирование которого обеспечивает наискорейшее приближение к оптимуму. Целевой функцией (ЦФ) является степень отклонения формы ВАХ НЭ от требуемой, выраженная в виде нормированной площади между требуемой ВАХ. Проведена апробация усовершенствованного алгоритма К-Т оптимизации формы ВАХ НЭ на основе AlAs/GaAs РТГС на НЭ различных УНПЧ. Показано, что помимо решения задачи повышения надежности УНПЧ с НЭ на основе AlAs/GaAs РТГС алгоритм К-Т оптимизации формы ВАХ НЭ может использоваться в решении задач обеспечения технологичности изделий: посредством данного алгоритма для балансного (БС) смесителя частот радиосигналов синтезировано конструкторско-технологическое исполнение НЭ, использование которых в БС позволяет повысить технологический выход годных изделий на 26%.