GaN耿氏二級(jí)管及振蕩器設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)，隨著太赫茲(THz)技術(shù)的迅速發(fā)展，高頻大功率的太赫茲信號(hào)源逐漸成為人們研究的一個(gè)熱點(diǎn)。目前應(yīng)用于太赫茲領(lǐng)域的半導(dǎo)體固態(tài)信號(hào)源以負(fù)阻器件為主，比如耿氏二極管(Gunn Diode)、共振隧穿二極管(RTD)、崩越二極管(IMPATT Diode)等。在這些二極管中，耿氏二極管具有工作頻率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性高、噪聲低、頻帶寬、電源電壓低以及工作壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在眾多的轉(zhuǎn)移電子器件中耿氏二極管具有在太赫茲頻段應(yīng)用的巨大潛力。

2、
　　 目前GaAs基、InP基耿氏二極管已經(jīng)相當(dāng)成熟。盡管用這些材料制作的耿氏二極管可靠性很高，但是在以高頻大功率為需求的太赫茲應(yīng)用中，這些器件過(guò)低的輸出功率，大大的限制了它們的應(yīng)用。以SiC、GaN為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料由于具有大禁帶寬度、高臨界場(chǎng)強(qiáng)、高熱導(dǎo)率、高載流子飽和速率等優(yōu)良特性，因此在微波毫米波大功率電子器件領(lǐng)域受到了人們廣泛的關(guān)注。對(duì)GaN材料的蒙特卡羅模擬結(jié)果顯示，GaN材料的負(fù)阻振蕩頻率可達(dá)750GH

3、z，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于GaAs材料的140GHz，而更為重要的是，在太赫茲工作頻段，GaN基器件的輸出功率比GaAs高一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)，可以達(dá)到幾百毫瓦甚至幾瓦的功率，這在太赫茲領(lǐng)域是最令人感興趣的器件性能指標(biāo)。
　　 本文在器件材料和工藝的基礎(chǔ)上，基于傳統(tǒng)的耿氏二極管結(jié)構(gòu)，給出了適用于GaN耿氏二極管設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則，并利用該準(zhǔn)則設(shè)計(jì)了帶Notch層的GaN耿氏二極管以及帶加速層的GaN耿氏二極管；并對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果顯示