用于太赫兹成像的CMOS肖特基二极管三维结构

提出了一种简单、科学、有效的高截止频率肖特基势垒二极管设计方法。通过SMIC 180 nm工艺制备的肖特基二极管的截止频率为800 GHz,分析测试结果和仿真数据优化后的肖特基势垒二极管截止频率可以达到1 THz左右。完成了包括天线、匹配电路和肖特基势垒二极管的集成探测器,在220 GHz下其测试响应率可达130 V/W,等效噪声功率估计为400 pw/。完成了陶瓷瓶内不可见液面的成像实验并取得了良好的效果。     

截止频率8.7 THz的平面肖特基势垒二极管

肖特基势垒二极管(SBD)具有强非线性效应、速度快及容易系统集成等特点,常用于微波、毫米波及太赫兹波的产生和检测。本文通过电子束光刻等技术制作出肖特基接触直径1 μm的二极管,并对二极管进行了直流测试和射频测试。经过直流测试,二极管的串联电阻为10.2 Ω,零偏结电容为1.76 fF,肖特基结截止频率达到了8.7 THz;相同管子的射频测试串联电阻为15.4 Ω,零偏结电容1.46 fF,肖特基结截止频率也达到了7 THz。     

低电阻GaN基太赫兹空气桥结构平面肖特基二极管

提出了通过增大欧姆接触电极包围角提高GaN基太赫兹肖特基二极管的截止频率的方法,该方法减小了空气桥结构平面肖特基二极管的串联电阻,进而提高了器件的截止频率.设计并制备了不同欧姆接触电极包围角的空气桥结构平面肖特基二极管,通过对器件Ⅰ-Ⅴ特性及C-V特性的测量,可知随着欧姆接触电极包围角的增大,肖特基二极管的串联电阻减小,而肖特基二极管的总电容并没有受影响.欧姆接触电极全包围结构的肖特基二极管截止频率为264 GHz,约为欧姆接触电极包围角为180°器件的1.6倍.     

用于太赫兹探测的InP基异维肖特基二极管

异维肖特基二极管(HDSD)是一种具有三维金属-二维半导体结的特殊的肖特基势垒二极管。由于具有较小的结电容和串联电阻,HDSD在太赫兹探测中很有应用潜力。本文研制了InP基HDSD,据我们所知相关工作尚未被报道过。与GaAs基HDSD相比,可以预期InP基HDSD有着更好的性能,一方面因为更高的电子迁移率和二维电子气(2DEG)浓度,另一方面因为更小的肖特基势垒高度。通过交流测量得到的截止频率高于500GHz,表明InP基HDSD具有应用于太赫兹探测的潜力。     

GaAs肖特基二极管外差接收系统用于托卡马克电子回旋辐射的诊断

本文给出了采用GaAs肖特基势垒二极管外差接收系统诊断CT-6托卡马克二次谐波非寻常模电子回旋辐射的实验结果。GaAs肖特基势垒二极管外差接收系统的工作频率为64～72GHz,其最小可探测功率小于10~(-10)W(中放带宽为500MHz),用于CT-6托卡马克电子回旋辐射的诊断具有足够的探测灵敏度、空间分辨率和时间分辨率。     

W 波段宽带高灵敏度功率检波器

在对肖特基二极管等效电路模型精确建模的基础上,设计并制作了W 波段宽带高灵敏度功率检波器。根据GaAs 低势垒肖特基二极管的物理结构,建立了二极管等效电路模型,并通过对W 波段检波器试验模块的研制和测试提取了准确的电路模型参数。最后,针对宽带工作要求,根据二极管等效电路模型,优化了射频阻抗匹配网络,使检波器工作频率能够覆盖78～98 GHz。测试结果表明,当输入功率为-30 dBm 时,82 GHz 处检波灵敏度达到了7000 mV/ mW,78～98 GHz 范围内检波灵敏度高于1500 mV/ mW,实测正切灵敏度优于-36 dBm。实测和仿真结果一致,验证了二极管等效电路模型的准确性。     

220GHz 平衡式二倍频器设计

本文介绍一种基于平面肖特基势垒二极管的220GHz 平衡式二倍频器设计。通过输入、输出信号的电磁场模式 变化实现平衡结构,并控制偏置电压和输入功率使二极管工作于变容模式。采用HFSS 和ADS 联合仿真获得最佳二极管 嵌入电路,输入功率为50mW 时得到最佳变频效率为21%,在212GHz 至235GHz 范围内变频损耗优于8dB。     

一种Ka波段倍频器设计

采用肖特基势垒二极管DMK2790,利用ADS与HFSS,进行了Ka波段无源二倍频器的设计。输出频率为38GHz,仿真结果表明,倍频损耗小于5dB。     

高截止频率肖特基二极管仿真模型研究

基于表面沟道型平面肖特基势垒二极管基本结构,采用GaAs 0.15μm伪高电子迁移率晶体管（pseudomorphic high electron mobility transistors, pHEMT）工艺制程,提出了一种垂直沟道长跨度空气桥的肖特基二极管模型.研究了不同阳极直径对肖特基二极管级联电阻的影响,对比分析了不同焊盘间距下肖特基二极管模型的S参数仿真结果,得到最优空气桥长度;仿真了最优焊盘间距下二极管肖特基结的TCAD模型,根据仿真得到的特性曲线提取肖特基二极管的SPICE参数.经实验测试,该二极管具有极低的零偏置结电容,截止频率高达9 THz,仿真结果与实测结果吻合度较高,可用于太赫兹频段上.     

用肖特基二极管得到72GHz微波频率的59次谐波

用GaAs肖特基势垒二极管作谐波混频元件,首次得到了72GHz微波频率的59次谐波而达到4.2THz的远红外频率。观察到了甲醇70.5弘m远红外激光(4.25THz)和72GHz速调管频率的谐波混频拍信号。当聚焦到肖特基二极管上的远红外激光功率为5mW时,在100kHz带宽下,所得拍信号的信噪比为17dB。在此以前国际上已报道的最好水平是得到72GHz微波频率的5上次谐波而达到3.7THz的频率。如     

金属/有机高分子膜/n-InP肖特基势垒

本文介绍用有机高分子膜(LB膜和聚酰亚胺)代替n型InP肖特基势垒二极管中的薄氧化层,所得到的肖特基势垒二极管的势垒高度大于0.7eV,反向漏电流小于2.3×10~(-5)A/cm~2,性能稳定.还叙述了有机高分子膜的制备方法,电学测量结果,并与金属/薄氧化膜/n-InP肖特基势垒进行了比较,同时讨论了该法的优缺点.     

太赫兹准光混频器的设计与实现

设计了一种用于太赫兹接收机的准光混频器。该混频器主要由肖特基二极管集成平面天线和高阻硅透镜2部分组成,其中肖特基二极管的截止频率为3.5 THz。平面双缝天线、螺旋天线、对数周期天线分别与肖特基二极管进行一体化集成,再通过高阻硅透镜来消除介质表面波,以达到改善天线辐射性能的目的。所设计的准光混频器工作频率为340 GHz,并对该混频器的检波性能、方向图和混频性能进行了测试,其变频损耗小于15 dB。     

基于肖特基二极管的670 GHz四次谐波混频器设计

常温固态太赫兹谐波混频器是太赫兹系统应用中的关键器件。介绍了一款基于肖特基二极管的670 GHz四次谐波混频器的仿真与设计。在高频结构仿真软件(HFSS)中对准垂直结构肖特基势垒变阻二极管进行三维结构建模,采用基于谐波平衡算法的整体综合仿真方法对混频器进行仿真和优化。结果表明：在功率为10 mW的167 GHz本振信号驱动下,混频器单边带变频损耗在637~697 GHz射频频率范围内小于13.8 dB,3 dB变频损耗带宽为60 GHz;最优单边带变频损耗在679 GHz为10.6 dB。     

AlGaN/GaN肖特基二极管漏电流传输机制与模型

制备了一种势垒层为非掺杂Al0.27Ga0.73N的AlGaN/GaN肖特基二极管。通过拟合不同温度和应力时间下的电流数据,研究了该肖特基二极管的反向漏电流的传输机制和模型。研究表明,在不同温度下,ln(I/E)与E1/2呈线性关系,电流由Frenkel-Poole(FP)发射主导。考虑极化电场和势垒层缺陷的影响,对FP发射模型进行了修正。对修正后的FP模型进行了光发射显微镜测试。测试结果表明,AlGaN/GaN肖特基二极管漏电流的传输机制为高电场通过缺陷发射电子,缺陷的势垒高度约为0.3 eV。     

AlGaN/GaN横向肖特基势垒二极管的仿真与制作

基于GaN横向肖特基势垒二极管(SBD)的频率特性和应用的需要,设计了一种基于AlGaN/GaN异质结的横向SBD.利用Silvaco Atlas软件研究了 AlGaN势垒层的厚度和Al摩尔组分对异质结AlχGaN1-χ/GaN SBD电学性能的影响.仿真结果表明,SBD器件截止频率随Al摩尔组分的增加先增大再减小,当AlχGaN,1-χ层中Al摩尔组分为0.2～0.25,其厚度为20～30nm时,AlGaN/GaN SBD器件的频率特性最好.在仿真的基础上,设计制作出了肖特基接触直径为2 μm的非凹槽和凹槽型AlGaN/GaN横向空气桥SBD.通过直流I-V[测试和射频S参数测试,提取了两种SBD器件的理想因子、串联电阻、结电容、截止频率和品质因子等关键参数,该平面 SBD可应用于片上集成和混合集成的太赫兹电路的设计与制造.     

8毫米硅肖特基势垒二极管

一、引言 肖特基势垒二极管自六十年代初问世以来,随着半导体材料和器件工艺的发展,性能有很大提高,在微波混频和检波器中得到广泛应用。混频二极管目前正向低噪声、宽频带和毫米波方向发展。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多,所以总是用n型半导体材料来制作混频或检波二极管。n型GaAs材料的电子迁移率比硅高得多,所以它适宜于制作毫米波器件,可以获得较高的截止频率和较低的噪声系数。但是,砷化镓材料和器件工艺以及可靠性方面均不如硅器件成熟。所以,目前仍有不少毫米波肖特基势垒混频二极管产品是用硅材料制作的。与砷化镓相比,金属—硅势垒的势垒高度较低,通常不需要加偏压或加大本振功率。所以,采用硅材料对于使用来讲也是有利的。     

ZrN/n-GaAs肖特基势垒特性研究

本文用RBS,AES和电特性测量等方法,研究了ZrN/n-GaAs肖特基势垒.结果表明ZrN/GaAs势垒有良好的电特性和高温稳定性.经850℃高温退火后,势垒高度为0.90eV,理想因子n=1.02.同时我们观察到,随着退火温度升高(从500℃升高到850℃),ZrN/GaAs势垒电特性有明显改进:肖特基势垒高度增大、二极管反向电流减小、二极管电容减小和反向击穿电压增大.以上特点表明,ZrN/GaAs是用于自对准高速GaAs集成电路的较为理想的栅材料.     

微波肖特基势垒二极管硅化物工艺技术研究

对微波肖特基中、低势垒二极管硅化物的工艺技术进行了研究。用Ｎｉ－Ｓｉ硅化物作中势垒硅化物,用Ｔｉ－Ｓｉ硅化物作低势垒硅化物。通过设计和工艺实验,得到温度、时间、真空度等取佳工艺技术条件。在保持微波肖特基二极管势垒特征的同时,提高了反向电压,增强了它的稳定性和可靠性。     

NiSi-Si肖特基中势垒二极管

本文介绍了NiSi-Si中势垒的获得与特性.提出了NiSi-Si势垒肖特基二极管的基础制造工艺.解决了NiSi-Si势垒实用化中的两个具体问题——粘附层金属和表面保护层的选择.制造出了参数性能优良的NiSi-Si中肖特基势垒二极管.     

六毫米波段交叉杆式悬置微带线混合集成混频器

本文给出六毫米波段交叉杆式悬置微带线混合集成混频器的设计过程。采用国产同轴陶瓷封装型肖特基势垒混频二极管,当本振为47.4GHz时,测得双边带噪声系数7.6dB(包括前中噪声系数1.5dB)。