热电子注入AlGaAs/GaAs异质结Gunn二极管的实验研究

<正>利用能谷间电子转移效应的Gunn二极管问世已二十余年,至今仍是微波,尤其是毫米波领域中最主要的有源器件之一.但是传统的Gunn二极管在短毫米波范围使用时,由于载流子以“冷”态随机地进入有源区,因而存在“死区”,使短毫米波器件中有源区的利用率明显降低,造成效率下降;而且这种随机分布的“冷”电子转变为“热”的畴电子过程中带来的噪声     

异质结AlGaAs/GaAs PIN二极管毫米波开关优化设计及其成像应用

以主动式毫米波全息成像的应用为背景,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研制的异质结AlGaAs/GaAs PIN二极管毫米波开关为安检成像领域的关键核心器件,为此提出一种基于高、低阻抗变换线的补偿结构以优化高频处的匹配程度.设计合适的毫米波倍频链路、低插入损耗的带通滤波器以及低插入损耗和高隔离度的开关通道阵列,实现一款满足系统要求的输出功率和一致性且谐波抑制良好的发射前端.结果 表明,在28～34 GHz频段内,各通道的输出功率大于10 dBm,谐波抑制度大于22 dBc,通道间的隔离度大于23 dB,通道间的差异小于2 dB,满足主动成像发射端的要求.集成相应天线阵列和接收前端后进行成像实验,可以得到分辨率为0.5 cm的毫米波成像.     

GaAs PIN二极管的新等效电路模型

基于物理原理的分析,提出了GaAs PIN二极管的一种新等效电路模型.GaAs PIN二极管被分成P+n-结、基区和n-n+结三部分分别建模,总的模型由三个子模型组成,从而极大地提高了模型的准确性.相应的模型参数提取过程不要求苛刻的实验或测试条件,简便易操作.研制了15组GaAs PIN二极管来验证模型,测试结果表明模型准确地反映了GaAs PIN二极管的正向和反向特性.     

GaAs垂直结构PIN二极管限幅器

基于垂直结构GaAs PIN二极管的工艺技术开发,在GaAs PHEMT生产线上开发研制了GaAs PIN二极管限幅器单片集成电路.针对不同频段的单片电路采用了不同的材料结构参数设计.工艺中采用先进的深挖槽技术,严格控制横向钻蚀问题,制作出了限幅水平40 mW、最大承受功率5 W的多个频段GaAs限幅器单片电路,成品率达到95%以上.GaAs垂直结构PIN二极管工艺对GaAs PIN二极管大功率开关、限幅器等GaAs MMIC的发展具有重大意义.     

GaAs PIN二极管的新等效电路模型

基于物理原理的分析,提出了GaAs PIN二极管的一种新等效电路模型.GaAs PIN二极管被分成P n-结、基区和n-n 结三部分分别建模,总的模型由三个子模型组成,从而极大地提高了模型的准确性.相应的模型参数提取过程不要求苛刻的实验或测试条件,简便易操作.研制了15组GaAs PIN二极管来验证模型,测试结果表明模型准确地反映了GaAs PIN二极管的正向和反向特性.     

AlGaAs/GaAs/AlGaAs渐变异质结光致发光仿真研究

分析了AlGaAs/GaAs/AlGaAs渐变异质结的光致发光特性。根据理论及仿真结果,确定了GaAs发光的最优能带结构为双异质结P-AlGaAs/P-GaAs/P-AlGaAs或者N-AlGaAs/N-GaAs/ N-AlGaAs,并且异质结两边能带渐变。基于所选结构,研究了能带渐变及层宽对发光效率的影响。研究结果表明,外体区吸收层的能带渐变,且外体区激发层的能带不变,发光区域的载流子最多,发光能量值最大。激励光源的波长不同,各层有不同的最优宽度,为器件的整体优化提供了依据。AlGaAs/GaAs/AlGaAs渐变异质结的光致发光研究为高效率器件如太阳电池、发光二极管等的实用化设计、研制提供了有价值的参考。     

AlGaAs/GaAs PIN超宽带微波毫米波单刀三掷开关

研制了基于异质结AlGaAs/GaAs PIN二极管的超宽带微波毫米波开关单片。通过异质结外延材料结构的设计和MOCVD生长技术、高台面PIN开关电路制备工艺技术、超宽带模型管S参数测试与电路设计,制作了一款0.05～50 GHz的超宽带PIN单刀三掷开关。测试结果表明：该微波毫米波开关在0.05～18 GHz频带内插入损耗为0.5～0.75 dB,隔离度大于41 dB;18～50 GHz频带内插入损耗为0.75～1.2 dB,隔离度大于27 dB;具有低插入损耗和高隔离度的开关切换特性。     

一种改进结构的GaAs微波PIN二极管

设计并制作了高性能GaAs微波PIN二极管.分析了GaAsPIN二极管的结构对其性能的影响,并根据分析结果改进了GaAsPIN二极管的结构.制作了常见结构和改进结构的GaAsPIN二极管,比较了不同结构的GaAsPIN二极管的测试数据,从而验证了理论分析的结果.改进后的GaAsPIN二极管制作工艺更为简单,具有良好的高频特性,截止频率达到1520.5GHz.这种改进结构的GaAs微波PIN二极管在微波电路中具有良好的应用前景.     

异质结光电探测器的性能研究

光电探测器用于将光纤传输的光信号转变为电信号，是半导体光电子学的重要器件。本文主要介绍几种异质结光电探测器的器件结构和工作原理，旨在探讨异质结光电探测器的研究现状和发展趋势。     

异质结光电探测器的性能研究

光电探测器用于将光纤传输的光信号转变为电信号,是半导体光电子学的重要器件。本文主要介绍几种异质结光电探测器的器件结构和工作原理,旨在探讨异质结光电探测器的研究现状和发展趋势。     

PIN二极管简述

PIN二极管是射频电路中的一类重要元件，它与一般的由PN结构成的二极管的不同之处在于：PIN二极管在PN结之间还有一个未掺杂的本征半导体层--l层。     

高功率密度自对准结构AlGaAs/GaAs 异质结双极晶体管

利用各向异性的湿法刻蚀和侧墙隔离技术实现了发射极金属和基极金属的自对准,采用该自对准技术成功地研制出了自对准结构的AlGaAs/GaAs异质结双极晶体管,器件直流电流增益大于20,电流增益截止频率fT大于30GHz,最高振荡频率fmax大于50GHz,连续波功率测量表明：在1dB增益压缩时,单指HBT可以提供100mW输出功率,对应的功率密度为6.67W/mm,功率饱和时最大输出功率112mW,对应功率密度为7.48W/mm,功率附加效率为67%．     

高功率密度自对准结构AlGaAs/GaAs异质结双极晶体管

利用各向异性的湿法刻蚀和侧墙隔离技术实现了发射极金属和基极金属的自对准 ,采用该自对准技术成功地研制出了自对准结构的 Al Ga As/ Ga As异质结双极晶体管 ,器件直流电流增益大于 2 0 ,电流增益截止频率 f T 大于30 GHz,最高振荡频率 fmax大于 5 0 GHz,连续波功率测量表明 :在 1d B增益压缩时 ,单指 HBT可以提供 10 0 m W输出功率 ,对应的功率密度为 6 .6 7W/ m m,功率饱和时最大输出功率 112 m W,对应功率密度为 7.48W/ m m,功率附加效率为 6 7%     

采用PIN二极管反馈的射频可变增益放大器

射频可变增益放大器大多基于CMOS工艺和砷化镓工艺,通过改变晶体管的偏置电压或建立衰减器增益控制结构实现增益可调.本文采用高性能的射频锗硅异质结双极晶体管,设计并制作了一款射频可变增益放大器.放大器的增益可控性通过改变负反馈支路中PIN二极管的正向偏压来实现.基于带有PIN二极管反馈的可变增益放大器的高频小信号等效电路,本文详细分析了增益可控机制,设计并制作完成了1.8GHz的可变增益放大器.测试结果表明在频率为1.8GHz时,控制电压从0.6V到3.0V的变化范围内,增益可调范围达到15dB;噪声系数低于5.5dB,最小噪声系数达到2.6dB.整个控制电压变化范围内输入输出匹配均保持良好,线性度也在可接受范围内.     

PIN二极管的研究进展

制备PIN二极管的几种方法：扩散法、离子注入法、外延法和键合法。用各种方法制备PIN二极管的工艺过程。分析了各种方法的优缺点,着重比较了键合与外延方法制备PIN二极管。结果表明键合工艺制备PIN二极管不仅制造成本低,工艺简单,而且界面缺陷少,反向击穿电压高。所以用键合工艺制备PIN二极管可能成为未来主流制造技术。     

光控L波段平面GaAs－PIN二极管的实验研究

报道光控平面ＧａＡｓ－ＰＩＮ二极管的实验结果。采用Ｖ形浅槽的全离子注入工艺，研制了ＧａＡｓ－ＰＩＮ二极管。器件击穿电压高达８０Ｖ，最小电容０．２ｐＦ。光控Ｉ－Ｖ曲线类似晶体管特性，光控电流能力为３００μＡ／ｍＷ。装成移相器电路，测得在Ｌ波段的光控相移２０°～２６°。     

光控L波段平面GaAs－PIN二极管的实验研究

报道光控平面ＧａＡｓ－ＰＩＮ二极管的实验结果。采用Ｖ形浅槽的全离子注入工艺，研制了ＧａＡｓ－ＰＩＮ二极管。器件击穿电压高达８０Ｖ，最小电容０．２ｐＦ。光控Ｉ－Ｖ曲线类似晶体管特性，光控电流能力为３００μＡ／ｍＷ。装成移相器电路，测得在Ｌ波段的光控相移２０°～２６°。     

微波激励PIN二极管的时频响应研究

利用一种PIN二极管子电路模型,分析微波激励下的I区电导调制机理,通过ADS软件瞬态、谐波仿真,研究Ⅰ层厚度w和少数载流子寿命τ对PIN二极管时频响应的影响。结果表明,对于同一微波激励,w越大,尖峰泄漏功率越大,导通时隔离度越小;τ越大,尖峰泄漏脉宽越小,导通时隔离度越大。仿真结果与理论分析相符。     

X波段低损耗高隔离开关应用的GaAs PIN二极管

报道了一种适用于X波段的低损耗高隔离度开关的GaAs PIN二极管.讨论了GaAs PIN二极管的物理特性和主要电学参数对开关性能的影响,并且介绍了工艺制备过程.测试结果表明在100MHz～12.1GHz范围内,正向电流为10mA时的开关电阻小于2.2Ω,而反向电压为-10V时开关电容小于20fF.     

X波段低损耗高隔离开关应用的GaAs PIN二极管

报道了一种适用于X波段的低损耗高隔离度开关的GaAs PIN二极管.讨论了GaAs PIN二极管的物理特性和主要电学参数对开关性能的影响,并且介绍了工艺制备过程.测试结果表明在100MHz～12.1GHz范围内,正向电流为10mA时的开关电阻小于2.2Ω,而反向电压为-10V时开关电容小于20fF.