基于共振隧穿二极管的近程太赫兹通信技术

太赫兹通信技术是实现6G愿景的关键底层技术之一,针对应用场景选择不同技术路线定制收发系统将是其发展趋势。RTD太赫兹收发模块具有室温、高频率、高灵敏度、易集成等特点,成为太赫兹通信技术领域的新星。通过介绍RTD太赫兹源、探测器及通信系统的工作原理和现状,分析了目前面临的效率及灵敏度提升挑战,并从器件和电路层面探讨和展望了可能解决方案和技术方向,为推动RTD太赫兹通信实用化提出思考。     

InP基共振隧穿二极管太赫兹振荡器的设计与实现

利用InP基共振隧穿二极管（RTD）和加载硅透镜的片上天线设计实现了超过1 THz的振荡器。采用Silvaco软件对RTD模型进行仿真研究,分析了不同发射区掺杂浓度、势垒层厚度、隔离层厚度以及势阱层厚度等对器件直流特性的影响规律。对研制的RTD器件直流特性测试显示：峰值电流密度Jp为359.2 kA/cm²,谷值电流密度Jv为135.8 kA/cm²,峰谷电流比PVCR为2.64,理论计算得到的器件最大射频输出功率和振荡频率（fmax）分别为1.71 mW和1.49 THz。利用透镜封装的形式对采用Bow-tie片上天线和RTD设计的太赫兹振荡器进行封装,测试得到振荡频率超过1 THz,输出功率为2.57μW,直流功耗为8.33 mW,是国内首次报道超过1 THz的振荡器。     

共振隧穿型太赫兹波振荡器设计

本文设计的RTD结构,采用目前最新的发射极渐变In含量(GE)结构和集电区隔离层与势垒层之间的高In过渡层(HITL)结构,同时对发射区和集电区进行重掺杂。发射极设计面积为1μm2至几μm2的情况下,通过基于非平衡格林函数法的量子输运模拟器WinGreen模拟,将势阱厚度从4.5nm降低到4nm,峰值电流密度JP从13mA/μm2达到43mA/μm2,输出功率从235μW达到2.625mW。阵列型RTO可实现功率合成,使RTO的功率再增加一个数量级,达到毫瓦甚至几十毫瓦。同时建立包含各种寄生参数的等效电路模型,通过PSPICE工具仿真,得到振荡频率可达1.78THz的仿真结果。     

太赫兹共振隧穿二极管探测器研究进展及应用

太赫兹波独特的性质使其在物理学、生物学、医疗诊断、无损检测、无线通信等领域有着广阔的应用前景。共振隧穿二极管(RTD)是一种基于量子隧穿效应的半导体器件,利用其负微分电阻和直流非线性特性,可以分别实现太赫兹波的产生和探测,近年来获得越来越多的关注。基于RTD的太赫兹探测器具有可室温工作、体积小、易集成、灵敏度高等特点,使其在未来短距离、超高速的太赫兹无线通信及万物互联等场景具备优势。本文将重点介绍太赫兹RTD探测器的研究进展及其应用进展,并对后续技术发展进行展望。     

共振隧穿二极管THz辐射源研究进展

太赫兹技术被称为“改变未来世界十大技术之一”,对基础科学研究、国民经济发展和国防建设具有重要意义,尤其在未来6G通信方面举足轻重。太赫兹波源是整个太赫兹技术研究的基础,也是太赫兹应用系统的核心部件。近年来,共振隧穿二极管(RTD)型太赫兹波源因体积小,质量轻,易于集成,室温工作,功耗低等特点受到广泛关注,为太赫兹波推广应用开辟了新的途径。通过文献分析,本文从器件材料技术、主要工艺及器件性能等方面对InP基与GaN基RTD太赫兹振荡器的发展进行评述,并探讨了InP基与GaN基RTD太赫兹振荡器件的研究方向。     

共振隧穿器件概述——共振隧穿器件讲座(1)

通过对共振隧穿器件的特点、分类、工作原理、电流成分、器件参数等的介绍,为初学人员或非专业爱好人员提供一个对共振隧穿器件全面的、概括性的认识。     

新型电子器件和光学器件的共振隧穿结构

描述了一种新型共振隧穿结构器件，这种器件包含了通过可变间隙超晶格能量滤波器（ＶＳＳＥＦ）中的耦合量子附态的隧穿过程．论证了通过ＡｌＡｓ／ＧａＡｓＶＳＳＥＦ器件高能态和ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ超晶格受激态的共振隧穿，描述了这种器件作为较高功率微波源和共振隧穿晶体管的应用，并讨论了共振隧穿结构作为雪崩探测器和红外发射器等光学器件的潜在应用．     

共振隧穿器件及其集成技术发展趋势和研究热点

在概括了共振隧穿器件及其集成技术的特点和分析了其发展趋势的基础上,给出了该领域当前的研究热点。     

共振隧穿器件及其集成技术发展趋势和最新进展

介绍了共振隧穿器件及其特点,论述了该类器件及其集成技术的发展趋势和最新进展,特别是SiO 2S/iS/iO 2共振隧穿二极管及其集成电路的研制成功是一个突破性的进展。     

InP基RTD太赫兹振荡源及其应用研究进展

紧凑和相干的太赫兹源是太赫兹应用的关键组成,共振隧穿二极管(RTD)是目前振荡频率最高的电子学器件,RTD太赫兹振荡源具有结构紧凑、功耗低、室温工作、有一定输出功率、易集成、覆盖频率较宽等优点。InP基RTD太赫兹振荡源在600 GHz左右的频段内输出功率可达百微瓦量级,可见报道的最高振荡频率为1.92 THz,输出功率0.4 μW。RTD振荡源的输出功率可以通过偏置电压进行直接调制,使得其在高容量短距离的太赫兹通信系统中具有很大的优势。目前,InP基RTD太赫兹振荡源成为太赫兹源领域的研究热点。     

太赫兹返波振荡器的应用及研究进展

太赫兹返波振荡器是一种功率高、宽带可调谐、可在常温下连续波工作的辐射源。本文介绍了太赫兹返波振荡器在太赫兹技术研究中的应用需求及其发展现状,说明返波振荡器在太赫兹技术研究中的重要作用和前景,并对太赫兹返波振荡器的最新动态、技术难点进行了分析,可供该种管型研究的参考。     

共振隧穿二极管(RTD)的物理模型——共振隧穿器件讲座(3)

介绍了共振隧穿二极管物理模型的量子力学基础,重点讲解共振隧穿两种物理模型,从不同维度隧穿的特点分析共振隧穿和非共振隧穿的区别,为以后讨论分析共振隧穿器件的特性奠定基础。     

Millimeter Wave and Terahertz Communications： Feasibility and Challenges

In this paper, the challenges with and motivations for developing millimeter wave and terahertz communications are described. A high-level candidate architecture is presented, and use cases highlighting the potential applicability of high-frequency links are discussed. Mobility challenges at these higher frequencies are also discussed. Difficulties that arise as a result of high carrier frequencies and higher path loss can be overcome by practical, higher-gain antennas that have the added benefit of reducing intercell interference. Simulation methodology and results are given. The results show that millimeter wave coverage is possible in large, outdoor spaces, and only a reasonable number of base stations are needed. Network throughput can exceed 25 Gbit/s, and cell-edge user throughput can reach approximately 100 Mbit/s.     

毫米波太赫兹集成电路与工艺

近年来,毫米波已逐渐成为5G/6G移动通信、卫星通信、下一代无线互联网、智慧交通、制导、射电天文等重大工程应用领域的核心支撑技术,太赫兹也逐渐成为研究热点。毫米波太赫兹集成电路(芯片)又是推动各种毫米波太赫兹应用系统快速演进的关键。文章对毫米波太赫兹技术的一些重要应用领域和毫米波太赫兹集成电路的研究进展及相关工艺进行了简要综述,分析了不同工艺下芯片的性能特点及其合适的应用场景。     

Hybrid Nanoparticle/Organic Devices with Strong Resonant Tunneling Behaviors

A hybrid nanoparticle/organic device consisting of small molecule organic semiconductors and Ag nanoparticles is reported. The single device exhibits unusual properties of organic resonant tunneling diode (ORTD) at low driving voltage region and offers light emission at high voltage. For ORTD, a strong negative differential resistance behavior is demonstrated at room temperature. The current resonance with the peak‐to‐valley current ratio of over 4.6 and narrow linewidth of only ～1.4 V is achieved. A detailed operating mechanism of the charging and emission modes is proposed, which can be discussed in terms of the strong charge‐trapping effect of Ag nanoparticles. The repeatable operations of hybrid device show the mutual influences between two modes and the light emission properties of the ORTD are also discussed.     

基于肖特基栅共振隧穿三极管的器件模拟与实验分析

通过流片,制作出肖特基栅共振隧穿三极管（SGRTT） .根据ATLAS软件的模拟发现,当发射极接地,集电极接外加偏压时,栅极电压对于SGRTT的电流起到明显的控制作用.当集电极接地,栅极电压会主要影响峰值电压,其原因是栅极电压和发射极、集电极的电场分布将会改变耗尽区的分布.实验测试结果对这种现象也予以证实.     

谐振隧道二极管

由于外延技术的快速发展与进步,作为量子耦合器件及其电路里程碑的谐振隧道量子器件（ＲＴＤ）引起的学术界的密切关注。ＲＴＤ可使电路密度增大,速度提高,且单位器件的逻辑功能高于传统的晶体管。文中分析了谐振隧道二极管的工作原理、重要物理现象,并对有关设计问题进行了讨论。     

基于肖特基栅共振隧穿三极管的器件模拟与实验分析

通过流片,制作出肖特基栅共振隧穿三极管(SGRTT).根据ATLAS软件的模拟发现,当发射极接地, 集电极接外加偏压时,栅极电压对于SGRTT的电流起到明显的控制作用.当集电极接地,栅极电压会主要影响峰值电压,其原因是栅极电压和发射极、集电极的电场分布将会改变耗尽区的分布.实验测试结果对这种现象也予以证实.