Nguyeđn lý hốt đoơng cụa linh kieơn đường haăm coơng hưởng là naíng lượng cụa tráng thái lượng tử tređn đạo (hay trong giêng thê) có theơ đieău chưnh được so với dại naíng lượng tái cực nguoăn và cực máng. Trong Hình 1.3 a, khi thay đoơi thê thieđn áp, mức naíng lượng cụa các tráng thái trong giêng thay đoơi theo và có lieđn quan đên naíng lượng cụa đieơn tử trong cực nguoăn (Hình 1.3 b và 1.3 c).
Khi thê thieđn áp làm há thâp mức naíng lượng cụa tráng thái moơt đieơn tử chưa bị chiêm beđn trong giêng baỉng với dại naíng lượng cụa vùng dăn ở cực nguoăn, thì giêng lượng tử “coơng hưởng” hay “mở”.ø Lúc này, có dòng đieơn tử chạy vào đạo và sang cực máng (Hình 1.3 c). Nêu mức naíng lượng trong giêng leơch so với dại naíng lượng cụa vùng dăn ở cực nguoăn thì linh kieơn “ngoài coơng hưởng” hay “đóng” (Hình 1.3 b). Sử dúng thê thieđn áp thay đoơi đeơ đóng và mở dòng xuyeđn haăm cụa linh kieơn được gĩi là điođt đường haăm coơng hưởng hay RTD.
Hình 1.3: Sơ đoă tiêt dieơn ngang và nguyeđn lý hốt đoơng cụa điođt đường haăm coơng hưởng (RTD)
Đieău chưnh các mức naíng lượng trong giêng thê so với các mức naíng lượng trong cực nguoăn có theơ thực hieơn bởi đieơn thê tređn chađn thứ ba - cực coơng (Hình 1.4). Linh kieơn này được gĩi là transistor đường haăm coơng hưởng (Resonant Tunneling Transistor - RTT). Thê coơng nhỏ có theơ đieău khieơn được moơt dòng
đieơn lớn qua linh kieơn (Hình 1.4b và 1.4c). Như vaơy, RTT có theơ thực hieơn như moơt chuyeơn mách và khuêch đái giông như các MOSFET ở cođng ngheơ bán dăn khôi thođng thường.
Những linh kieơn hieơu ứng lượng tử thang nanođ có tính chât chuyeơn mách khác hơn MOSFET. Ở RTD và RTT có theơ có nhieău tráng thái đóng và mở ứng với nhieău mức lượng tử gián đốn trong giêng thê tređn đạo baỉng với vùng dăn ở cực nguoăn khi thê thieđn áp (hay thê coơng) taíng. Những đưnh trong đường đaịc
Hình 1.4: Tiêt dieơn ngang và nguyeđn lý hốt đoơng cụa transistor đường haăm coơng hưởng(RTT)
trưng tương ứng với các mức naíng lượng trong giêng baỉng với vùng dăn ở cực nguoăn. Tính chât nhieău tráng thái cụa RTD cho phép táo ra những mách lođgic với maơt đoơ cao hơn, giạm cođng suât tieđu thú, dăn đên giạm kích thước toàn mách.
Trong khi cođng ngheơ nanođ thuaăn túy chưa thực hieơn được thì những kêt quạ nghieđn cứu này được ứng dúng ngay vào các mách lai. Trong đó, các RTD hieơu ứng lượng tử nhỏ được ghép vào máng (hoaịc nguoăn) cụa MOSFET thang microđmet.
Hình 1.5 là moơt ví dú veă RTT lai có tính chât nhieău tráng thái – dòng máng có theơ đóng và mở với các giá trị thê thieđn áp khác nhau.
Các linh kieơn đường haăm coơng hưởng được Esaki nghieđn cứu và ứng dúng từ đaău naím 1970 nhưng còn bị hán chê bởi maơt đoơ dòng thâp. Nhieău nghieđn cứu gaăn đađy nhaỉm khaĩc phúc khuyêt đieơm tređn mang tính đoơt phá. Cođng trình veă linh kieơn đường haăm coơng hưởng văn đang được thực hieơn bởi moơt sô nhóm với sự tiên boơ đaịc bieơt tređn RTT lai và mách cụa Seabaugh cùng coơng sự cụa ođng tái Texas Instruments. Tái phòng thí nghieơm Lincoln cụa MIT đã xađy dựng thiêt bị sạn xuât wafer VLSI chứa moơt lượng lớn RTD trong các mách tôc đoơ cao.
Hình 1.6 mođ tạ đaịc trưng I-V cụa ba lối linh kieơn đieơn tử nanođ RTD, QD và transistor đơn đieơn tử (Single electron tunnelling, SET). Dưới tác dúng cụa thê nguoăn làm thay đoơi vị trí các mức naíng lượng trong hô thê gaăn như nhau nhưng do tính chât và hieơu ứng naíng lượng vaơn chuyeơn đieơn tích qua linh kieơn khác nhau neđn đaịc trưng I-V là hoàn toàn khác nhau.
Hình 1.6: Đaịc trưng V-A cụa ba lối linh kieơn đieơn tử nanođ bán dăn: a) đoă thị biên thieđn giêng thê lượng tử do thay đoơi thê thieđn áp; b) đaịc trưng cụa RTD;