專利名稱：P型聚丙烯酰胺\n型硅異質三態(tài)輸出pn結及制造方法并采用該pn結的二極管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體電子元器件，具體涉及PN結及采用PN結的二極管。
背景技術：
追溯現(xiàn)代電子技術和計算機技術的發(fā)展，可以說起源于半導體領域一個基本結構 的發(fā)明，既PN結。PN結具有單向整流特性，即施加在PN結兩端的電壓變化時，PN結可以給 出截止和導通兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，正是這個來源于物質本身的特性，推動了人類文明的進步， 并引發(fā)產(chǎn)業(yè)革命-信息革命。但是現(xiàn)有的PN結對于單向電流僅能直接輸出兩個穩(wěn)定的、可 識別的、可傳遞的狀態(tài)，應用傳統(tǒng)PN結原理制作的集成電路在物理層僅能處理二元問題。 由于物理層面的限制，計算機采用二元體系，既二進制運算和二值邏輯。二元體系是當前人 類所認知的邏輯體系中運算、判斷、傳輸和存儲效率最低的體系，從這一點上看人類的計算 機事業(yè)剛剛起步。為了將高效的多元體系引入計算機領域，國內外的科技工作者進行了不 懈的努力，從未放棄對其探討。早在上世紀80年代，隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)和快速發(fā) 展，給實現(xiàn)多值代數(shù)和多值邏輯的計算機帶來希望，人們企圖運用各種狀態(tài)轉換電路實現(xiàn) 多值運算和多值邏輯部件，以提高電子計算機的運算、判斷、傳輸和存儲效率。應用現(xiàn)有的 電子元器件完全可以構造多值代數(shù)部件和多值邏輯部件及其關鍵的狀態(tài)轉換電路。但是狀 態(tài)轉換電路所帶來的延時問題成為現(xiàn)有PN結單元構造多值代數(shù)部件和多值邏輯部件主要 技術難題。發(fā)現(xiàn)新的多態(tài)物理效應并發(fā)明新的多態(tài)結構是開發(fā)多值代數(shù)運算部件和多值邏 輯部件的關鍵，而這個多態(tài)效應必須來源于物質本身的特性，基于多態(tài)效應的多態(tài)輸出結 構的PN結必須像現(xiàn)有的PN結一樣簡單，這樣才能有效構造多值代數(shù)運算部件和多值邏輯 部件。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有PN結及采用PN結的二極管對于單向電流不具備穩(wěn)定的、可 識別的、可傳遞的三態(tài)直接輸出問題，而提出的P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結 及制造方法并采用該PN結的二極管。本發(fā)明的P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結由N型硅片和P型聚丙烯酰 胺涂層組成；N型硅片的一側表面上涂覆P型聚丙烯酰胺涂層。本發(fā)明的P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結的制造方法為在N型硅片 表面上直接涂覆P型聚丙烯酰胺水溶液，待干燥后形成P型聚丙烯酰胺涂層，既P型硅片與 P型聚丙烯酰胺涂層形成該異質PN結。本發(fā)明的采用P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結的二極管由一個P型聚 丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結和兩個電極組成；所述的P型聚丙烯酰胺\N型硅異質 三態(tài)輸出PN結由N型硅片和P型聚丙烯酰胺涂層組成；N型硅片的一側表面上涂覆P型聚 丙烯酰胺涂層；所述的N型硅片內部或表面引出一個電極為陰極，所述的P型聚丙烯酰胺涂層內部或表面引出另一個電極為陽極。本發(fā)明是在發(fā)現(xiàn)P型聚丙烯酰胺\N型硅構造的異質PN結具有三態(tài)效應基礎之上 設計而成的。由P型聚丙烯酰胺\N型硅構造的異質PN結的三態(tài)性是一個物質本身的特 性，所以在結構上簡單，只要保證兩種物質有效接觸即可。以P型聚丙烯酰胺…型硅構造 的異質PN結，其輸出特性上明顯具有穩(wěn)定的、可識別的、可傳遞的三種狀態(tài)，他們分別為截 止態(tài)、恒流態(tài)和導通態(tài)。本發(fā)明的有益效果是，P型聚丙烯酰胺\N型硅構造的異質PN結可以將施加PN結 上的電壓，無其他輔助電路，條件下自動轉換成截止、恒流、導通三個穩(wěn)定狀態(tài)，并且可以通 過串聯(lián)電阻轉換成低、中、高三檔的電壓值。完全具有典型的三態(tài)基本器件特點。而利用傳 統(tǒng)的PN結單元，必須首先構造一個多態(tài)電平轉換電路，才可以完成一個電平向對應狀態(tài)的 轉換。本發(fā)明相對后者，結構簡單，三態(tài)特性來源于物質本身，不需復雜的器件組合，在物理 層面沒有由于電路組合帶來的延時。


圖1是P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結的結構示意圖；圖2是采用P 型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結的二極管的結構示意圖；圖3是測量電路示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式，本實施方式的P型聚丙烯酰胺\N型 硅異質三態(tài)輸出PN結由N型硅片1和P型聚丙烯酰胺涂層2組成；N型硅片1的一側表面 上涂覆P型聚丙烯酰胺涂層2，P型聚丙烯酰胺涂層2直接接觸N型硅片1的表面。其制造 工藝為在N型硅片1表面上直接涂覆N型聚丙烯酰胺水溶液，待干燥后形成P型聚丙烯酰 胺涂層2，既N型硅片與P型聚丙烯酰胺涂層2形成該異質PN結。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同點在于P型聚丙烯酰胺涂層 2中含有硼酸。其它組成和連接方式與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖2說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一不同 點在于采用P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結的二極管由一個P型聚丙烯酰胺\N 型硅異質三態(tài)輸出PN結和兩個電極組成；所述的P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN 結由N型硅片1和P型聚丙烯酰胺涂層2組成；N型硅片1的一側表面上涂覆P型聚丙烯 酰胺涂層2，P型聚丙烯酰胺涂層2直接接觸N型硅片1的表面；所述的N型硅片1內部或 表面引出一個電極為陰極，所述的P型聚丙烯酰胺涂層2內部或表面引出另一個電極為陽 極；其它組成和連接方式與具體實施方式
一相同。采用P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結的二極管，常溫下P型聚丙烯酰 胺涂層2的電阻率在10_5 105Ω ·πι之間，N型硅片1的電阻率在10_5 105Ω ·πι之間， 如圖2所示。測量方法可以參考一般二極管的測量方法，如圖3所示。當可調直流電壓源 在-150V 3V之間，該結表現(xiàn)出較好的截止狀態(tài)，只有很少的漏電流流過，所以在測試電 路圖3中，流過電流表的電流很小，負載電阻的壓降很??；隨著電源電壓的增高，出現(xiàn)第一 次導通現(xiàn)象，即通過電流表的電流隨之增加，負載電阻的電壓也隨之增加；當正向電壓加 到30V左右，出現(xiàn)恒流現(xiàn)象，即電流不隨可調直流電壓源電壓的增加而增加，在負載電阻兩端出現(xiàn)恒壓現(xiàn)象；當電壓增加到60V以上，表現(xiàn)出導通狀態(tài)，電流隨電壓的增加而增加。由 此可見，P型聚丙烯酰胺\N型硅構造的異質PN結可以將施加PN結上的電壓，無其他輔助 電路，條件下自動轉換成截止、恒流、導通三個穩(wěn)定狀態(tài)，并且可以通過串聯(lián)電阻轉換成低、 中、高三檔的電壓值。完全具有典型的三態(tài)基本器件特點。 本發(fā)明內容不僅限于上述各實施方式的內容，其中一個或幾個具體實施方式
的組 合同樣也可以實現(xiàn)發(fā)明的目的。
權利要求
1.P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結，其特征在于它由N型硅片(1)和P型聚 丙烯酰胺涂層( 組成；N型硅片(1)的一側表面上涂覆P型聚丙烯酰胺涂層O)。
2.根據(jù)權利要求1所述的P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結，其特征在于P 型聚丙烯酰胺涂層O)中含有硼酸。
3.P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結的制造方法，其特征在于在N型硅片(1) 表面上直接涂覆P型聚丙烯酰胺水溶液，待干燥后形成P型聚丙烯酰胺涂層( ，既N型硅 片與P型聚丙烯酰胺涂層(2)形成該異質PN結。
4.采用P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結的二極管，其特征在于它由一個P 型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結和兩個電極組成；所述的P型聚丙烯酰胺\N型硅 異質三態(tài)輸出PN結由N型硅片(1)和P型聚丙烯酰胺涂層(2)組成；N型硅片(1)的一側 表面上涂覆P型聚丙烯酰胺涂層O)；所述的P型聚丙烯酰胺涂層O)內部或表面引出另 一個電極為陽極，所述的N型硅片(1)內部或表面引出一個電極為陰極。
全文摘要
P型聚丙烯酰胺\N型硅異質三態(tài)輸出PN結及制造方法并采用該PN結的二極管，它涉及半導體電子元器件，它解決了現(xiàn)有PN結及采用PN結的二極管對于單向電流不具備穩(wěn)定的、可識別的、可傳遞的三態(tài)直接輸出問題。所述PN結由N型硅片及其一側表面上P型聚丙烯酰胺涂層組成。制造方法是在N型硅片表面上直接涂覆P型聚丙烯酰胺水溶液，待干燥后形成P型聚丙烯酰胺涂層。所述的二極管由一個所述PN結和兩個電極組成；在P型聚丙烯酰胺涂層和N型硅片的內部或表面分別引出電極。對于單向電流，該PN結的伏安特性呈現(xiàn)出截止、恒流、導通三個穩(wěn)定狀態(tài)，應用該特性可以構造多值代數(shù)運算部件和多值邏輯部件。
文檔編號H01L51/40GK102064279SQ20101056337
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權日2010年11月29日
發(fā)明者徐仲暉, 穆長生 申請人:黑龍江大學