[发明专利]基于局部碰撞电离的负阻和非饱和磁阻效应共存的器件

说明书

本发明公开了基于局部碰撞电离的负阻和非饱和磁阻效应共存的器件，属于半导体器件技术领域，包括半导体基体和两个金属电极；两个金属电极设置于半导体基体的同一表面且至少有一个金属电极位于半导体基体表面的边缘；向金属电极施加持续增大的电流，半导体基体内形成的局部非均匀电场的电场强度增强，局部碰撞电离的发生，产生等效的载流子注入效应，使器件形成负阻效应；器件置于磁场中，半导体基体内部载流子由于洛伦兹力作用发生非均匀性变化，呈现出非饱和磁阻效应，实现负阻效应和非饱和磁阻效应共存于器件。本发明结构简单、性能测量方法成熟，可应用于发展新型多功能器件，比如具有高磁敏特性的脉冲发生器、新型多功能磁存储器件。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，更具体地，涉及基于局部碰撞电离的负阻和非饱和磁阻效应共存的器件。

背景技术

负微分电阻(简称负阻)效应是指在输入电流增大的同时测量电压反而减小(或者测量电流随输入电压的增大而减小)的一种非线性电输运效应。磁阻效应是指样品的电阻率受外磁场影响的效应。负阻效应和磁阻效应分别在脉冲发生器、磁性存储器等领域具有非常广泛的应用，因此受到了人们的广泛关注。随着半导体在电子信息领域的发展应用，人们对电子器件的高密度集成和小型化提出了更高要求。多功能器件的出现为此提供了一种潜在的解决方案。

现有技术中已设计出了很多分别具有优异性能的负阻器件和磁阻器件，但是由于器件结构、组成器件的材料等因素的影响，从而较难实现负阻效应和非饱和磁阻效应共存。而利用负阻和非饱和磁阻特性的共存特征，将有助于推动发展具有更高集成度和更优异性能的新型多功能器件，比如具有高磁敏特性的脉冲发生器、新型多功能磁存储器等。因此，如何设计一种负阻及非饱和磁阻共存的器件，具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了基于局部碰撞电离的负阻和非饱和磁阻效应共存的器件，由此解决负阻和非饱和磁阻不易共存于同一器件的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了基于局部碰撞电离的负阻和非饱和磁阻效应共存的器件，该器件包括：半导体基体和两个金属电极；

所述两个金属电极分别设置于所述半导体基体的同一表面且至少有一个金属电极位于所述半导体基体表面的边缘；

所述半导体基体用于在获得持续增大的电流后其内部形成的局部非均匀电场的电场强度增强，导致所述半导体基体内局部碰撞电离的发生，进而产生等效的载流子注入效应，以使所述器件形成负阻效应；

所述半导体基体还用于在与所述电流方向非平行磁场作用下其内部载流子由于洛伦兹力作用而发生非均匀性变化，以使所述器件呈现出非饱和磁阻效应，从而实现负阻效应和非饱和磁阻效应共存于同一器件。

优选地，所述半导体基体的材料为Ge、Si、GaAs、GaN半导体中轻掺杂非磁性材料中的一种。

优选地，所述半导体基体为长方体结构。

优选地，所述金属电极的材料为In、Ag、Cu、Au或Pt非磁性金属中的一种。

优选地，所述两个金属电极与所述半导体基体形成欧姆接触。

按照本发明的另一个方面，提供了基于局部碰撞电离的负阻和非饱和磁阻效应共存的系统，包括上文所述的基于局部碰撞电离的负阻和非饱和磁阻效应共存的器件，还包括电流源和磁场产生装置；

所述电流源分别连接于所述两个金属电极；所述磁场产生装置用于产生与所述电流源电流方向不平行的磁场；

所述电流源向所述两个金属电极施加持续增大的电流，使得所述半导体基体内形成的局部非均匀电场的电场强度增强，导致所述半导体基体内局部碰撞电离的发生，进而产生等效的载流子注入效应，以使所述器件形成负阻效应；