导读:本文包含了耿氏二极管论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:氮化铟,各向异性,负微分迁移率,耿氏二极管
耿氏二极管论文文献综述
常永明,郝跃[1]（2019）在《晶向的各向异性对InN耿氏二极管的影响》一文中研究指出由于InN材料具有各向异性的特性,其电子迁移率沿c轴(Γ-A方向)和底面(Γ-M方向)不同,同时,其负微分电阻率在不同晶向上也不同。利用Farahmand Modified Caughey Thomas(FMCT)迁移率模型描述了InN材料在不同晶向上的电子输运特性,利用文中提出的参数提取方法分别提取了InN在不同晶向上的FMCT模型参数。为了将InN材料的各向异性特性应用于耿氏(Gunn)二极管的制作,使用Silvaco-atlas半导体仿真软件对纤锌矿InN n+nn+和n+n-nn+两种结构的耿氏二极管进行数值仿真,对沿两个晶向上制作的InN耿氏二极管的输出特性进行了比较。结果表明:InN耿氏二极管沿Γ-A方向比沿Γ-M方向获得的频率和转化效率更高。InN材料沿Γ-A方向更适合制作耿氏二极管,该研究为制作InN耿氏二极管提供了参考。(本文来源于《半导体光电》期刊2019年06期）
李玉梅[2]（2018）在《GaN基太赫兹耿氏二极管结构及工艺研究》一文中研究指出太赫兹波(Terahertz,THz)介于微波与远红外之间,其相邻两边的电磁波都得到较早的开发应用,太赫兹技术在近几年发展飞速,受到了国际大国的高度重视。耿氏二极管(Gunn Diode)作为太赫兹固态源器件之一,具有工作频率高、可靠性高、噪声低、频带宽及工作寿命长等优点,被寄予厚望。传统半导体材料的耿氏二极管可达到的工作频率有限,输出功率和转换效率低,宽禁带半导体材料GaN具有的独特优势被证明可大幅提高耿氏二极管的工作性能。但是目前仍未看到关于GaN基太赫兹源耿氏二极管工艺实现的相关报道。如何促进GaN基耿氏二极管偶极畴的快速形成从而提高工作频率,提高转换效率是一直以来研究的热点。本文设计了叁种器件结构并分别仿真验证,旨在提高器件的输出频率和转换效率。并首次尝试器件工艺制备,制备了设计中的两种器件结构。具体研究内容如下:(1)根据耿氏二极管工作机理,计算给出GaN材料耿氏二极管的设计标准参数。基于上述参数,针对目前耿氏二极管存在的死区长度过长、输出频率低的问题,设计了带有Notch结构的GaN耿氏二极管,给出结构参数并从理论上分析证明了设计的可行性。根据设计结构进行电学仿真验证,给出电场分布、电子浓度分布、直流特性曲线、振荡波形及频谱分析图,得到振荡频率为212.5 GHz,转换效率为4.8%,直流功耗为2323.8 mW。(2)针对上述器件工作频率不够高及直流功耗比较大的问题,设计了带有AlGaN发射层的耿氏二极管,即在阴极欧姆接触层与渡越层之间增加AlGaN发射层。给出了设计结构参数并通过仿真验证,我们发现外加电压为43 V时输出振荡稳定,得到工作频率为350 GHz,转换效率为6.04%,直流功耗为1709.68 mW。对比发现该设计能够提高频率140 GHz左右,提高转换效率1.2%,降低直流功耗600 mW,结果证明我们的设计是有效的。(3)作为太赫兹辐射源,转换效率是一项非常重要的衡量指标。为了提高器件的转换效率,我们在阴极欧姆接触与渡越层之间插入AlGaN/GaN。通过仿真验证得到器件输出频率为187.71 GHz,转换效率为6.4%,功耗为1983 mW。对比结果显示转换效率的确得到了提高,但工作频率降低。因此得到结论,对于太赫兹源耿氏器件的设计需要综合考虑工作频率、转换效率和输出功率这叁项指标,不能一味的追求单一指标。(4)根据仿真验证得到的结论,考虑到第叁种器件制造工艺的难度和该器件的性能还有待进一步提高,我们只尝试制备了上述前两种器件结构。包括外延层材料的生长,Pad测试结构的设计及器件的制备。测试计算得到GaN Notch层耿氏二极管阳极欧姆接触比接触电阻率为3.03×10~(-6)Ω.cm~2,阴极欧姆接触比接触电阻率为6.9×10~(-6)Ω.cm~2。AlGaN耿氏二极管阳极和阴极的欧姆接触比接触电阻率分别为1.081×10~(-4)Ω.cm~2和7.05×10~(-5)Ω.cm~2。得到比接触电阻率数量级为10~(-4)~10~(-6)之间,表明欧姆接触性能良好。对两种器件进行I-V测试和脉冲测试,结果显示存在负阻特性和振荡现象。虽然由于测试限制观察到的负阻特性不太明显,脉冲测试得到的振荡不稳定连续,但是该结果表明我们的基本器件结构设计和制备工艺流程是合理的,这对GaN基太赫兹耿氏二极管接下来的研究工作具有非常重要的意义。分析给出主要原因是设计的Pad测试结构间隙尺寸过小,工艺过程中金属厚度不够和测试版图图形单一限制了后期的测试。并针对以上问题给出解决方案,重新设计测试图形进行器件的制备。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2018-04-01）
汪瑛[3]（2016）在《太赫兹波段GaN基类HEMT平面耿氏二极管的研究》一文中研究指出THz波是指频率在(0.1-10)THz(波长为3000—30微米)范围内的电磁波。太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置。在应用于低THz频段的半导体器件领域中,大家更多关注负阻微分器件,如耿氏二极管、IMPATT、RTD、FET。GaN基耿氏二极管具有优秀的高频特性,在高电场下有大输出功率密度。与传统的竖直耿氏二极管相比,平面耿氏二极管有很多优势。首先,平面耿氏二极管阴阳极间距由光刻控制,有更高的振荡频率,且平面结构与其他平面电路有很好的兼容性。而GaN基类HEMT平面耿氏二极管表现出更加优秀的性能。GaN异质结中高浓度的2DEG不仅允许更窄的畴形成,大大降低了器件可能的沟道长度,同时,高电子浓度的沟道允许更加复杂的电子畴现象,为耿氏二极管提供了更多工作模式。GaN类HEMT平面耿氏二极管是太赫兹固态源器件最有潜力的候选者之一,是目前国际上最新的研究领域。本文主要研究了如何利用GaN基类HEMT平面耿氏平面二极管产生大功率、稳定的太赫兹波段信号,研究了类HEMT平面耿氏二极管及其材料的建模、沟道内部特殊的电子畴现象及原理、提出多个器件结构的创新性设计,提高了器件的工作性能。主要结论如下1,我们首先分析了AlGaN/GaN HEMT中的耿氏现象,首次报道了关于微米尺寸的AlGaN/GaN类HEMT平面耿氏的基于ATLAS仿真软件的研究。我们拟合获得了更适合GaN 2DEG沟道的速场关系。我们发现了2DEG沟道中的多畴现象,并且通过对阴极区掺杂浓度的控制,使得畴的个数及振荡模式都得以控制。多畴的发现及控制延伸了耿氏二极管工作的频率范围,利用谐波成分,提高了器件的振荡频率。2,基于仿真我们首次研究了超短沟道的AlGaN/GaN类HEMT平面耿氏二极管(HBEAN二极管)。对2DEG的速场模型进行了修正,将短沟道的速场过冲效应考虑在内。我们同时提出了肖特基-欧姆接触的复合电极结构。将复合电极代替传统的欧姆接触阳极,则阳极端的碰撞电离效应大大抑制。我们首次将复合电极代替传统的欧姆接触阴极,降低了死区的长度,提高了器件的输出功率。同时我们深入研究了不同能级的表面类施主陷阱对复合电极影响。3,我们首次提出了在长沟道中应用多个凹槽的方法来同时提高振荡频率和射频输出功率。凹槽结构使二维电子气浓度的局部降低,起到了类似于耿氏二极管中掺杂薄层的作用。当凹槽用于阴极端时,凹槽下靠近阳极端的电场大大增加,这促进了电子从低能谷跃迁到高能谷,降低了死区的长度。我们在长沟道中同时使用N个等间距的凹槽。外加一定偏压,沟道中同时独立形成N个偶极畴,输出的振荡电流波形包含N个电流峰值,所有偶极畴的迭加作用大大增强了最高谐波成分。我们的仿真证明多凹槽结构大大提高了长沟道耿氏二极管的射频输出功率和工作频率。4,为了提高短沟道器件的射频输出功率,我们提出了多沟道AlGaN/GaN平面耿氏二极管以及Al In N/GaN平面耿氏二极管。多个AlGaN/GaN异质结结构形成了多了平行2DEG沟道。在多沟道类HEMT平面耿氏二极管中,偶极畴在各个沟道中同时形成,并以一致的步调向阳极运动。由于各个沟道中偶极畴的迭加作用,基频的输出功率大大增加,即使在短沟道器件中依然有很高的射频输出功率和转化效率。我们同时证明,Al InN/GaN单沟道平面耿氏二极管的射频输出功率和转化效率较之AlGaN/GaN单沟道平面耿氏二极管都明显提高。而AlGaN/GaN多沟道耿氏二极管的性能均优于Al InN/GaN单沟道平面耿氏二极管。这证明通过增加沟道个数来提高2DEG的总电子浓度比通过直接提高单个沟道2DEG的电子浓度更能改善器件的输出特性。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2016-09-01）
许详[4]（2015）在《GaN基太赫兹耿氏二极管新结构研究》一文中研究指出太赫兹技术是近些年来高速发展的新兴学科,是一个国家竞争力和综合实力的重要表现,具有广泛的应用前景,其中关于半导体太赫兹固态源的研究尤其重要。与传统III-V半导体材料相比,GaN具有禁带宽度大、二维电子气浓度高、子带间电子散射快等优点,因此在毫米波大功率电子器件领域受到了广泛的关注。目前比较成熟的耿氏二极管结构有:n+/n-/n+结构、凹槽掺杂结构以及基于AlGaN电子发射层结构等等,其中AlGaN电子发射层的引入是为了发射热电子。为了进一步减小耿氏器件“死区”长度,同时减小AlGaN/GaN异质结中的晶格失配程度,我们进行了耿氏器件的新结构研究,提出了基于AlGaN/GaN超晶格结构的电子发射层、双渐变AlGaN电子发射层以及在欧姆层中加入AlGaN插入层的新结构。并通过仿真实验对器件结构的合理性进行验证,同时提取相关电学参数,说明改进后的器件结构所具有的优势。首先,本文提出了AlGaN/GaN超晶格结构作为耿氏器件的高能热电子发射层。先通过仿真实验选取了合适的直流工作点,从而得到了稳定的自激振荡波形,验证了结构设计的合理性。之后又研究了超晶格周期数目以及偏置电压对于器件的影响,得到了超晶格周期和偏置电压对于器件电特性影响的一般规律,最后根据耿氏器件内的电场分布图像对结论进行了解释和说明。其次,在AlGaN/GaN异质结理论的基础上,针对单渐变Al组分AlGaN电子发射层中的问题,本文提出了双渐变Al组分的AlGaN电子发射层的优化方案。本文先通过伏安特性曲线确定了直流工作点,得到稳定波形,再利用快速傅里叶变换提取了相关参数,对比了双渐变Al组分结构与单渐变Al组分电子发射层结构之间的区别。从而验证了设计的合理性并说明了新结构的优点。最后,针对Notch掺杂结构GaN耿氏二极管中的问题,本文提出了新的优化方案:在GaN耿氏二极管的欧姆接触层中加入AlGaN插入层。首先说明的设计的思想,接着对器件进行了电学仿真,说明新结构设计合理性,最后给出了一般的工艺制造流程图。同时该结构具有很强的移植性,能应用于其他GaN太赫兹器件的研制中。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2015-12-01）
李亮,张瑾,张俊[5]（2015）在《一种应用于太赫兹频段的AlGaN/GaN耿氏二极管研究》一文中研究指出本文介绍了一种应用于太赫兹频段的Al Ga N/Ga N耿氏二极管。通过在器件的阴极和有源区之间引入Al Ga N势垒层来提高电子能量,从而获得稳定的耿氏振荡。通过仿真表明:该结构在300-450 K温度区间内,依然处于稳定的工作模式下;在更高的温度下,振荡频率可以达到540 GHz。(本文来源于《2015年全国微波毫米波会议论文集》期刊2015-05-30）
黄永宏[6]（2014）在《基于能量平衡模型的GaN太赫兹耿氏二极管特性研究》一文中研究指出太赫兹技术是近年来迅速发展的一个新兴交叉学科,涉及物理学、材料科学、生物、医学等多门科学,其波段覆盖0.1THz-10THz频率范围,介于毫米波与红外线之间,蕴含了丰富的物理内涵,具有广泛的应用前景。基于负阻效应的耿氏二极管具有工作频率高、稳定性好等优点,在半导体固态太赫兹辐射源中占据越来越重要的地位,有着巨大的应用潜力。而GaN材料具有更快的子带间电子散射、更大的负阻区电流峰谷比、更高的二维电子气密度等优势,GaN基耿氏二极管必将在太赫兹领域占有一席之地。因而,对于GaN基耿氏二极管的研究变得尤为重要。然而现阶段实用的耿氏二极管并未被实际制造出来,对耿氏二极管的研究只能基于软件,进行理论上的研究分析。以往对耿氏二极管的研究往往是基于漂移扩散模型(DD),然而漂移扩散模型忽略了速度过冲等非局部效应,具有一定的局限性,必然对仿真的准确性带来影响。本文基于Silvaco-ATLAS器件仿真平台,使用能量平衡模型(EB)对均匀掺杂的GaN耿氏二极管进行器件级仿真,考虑了局部效应,具有更高的仿真精确性,并与漂移扩散模型进行了对比。基于能量平衡模型,我们还通过改变器件结构参数,分析这些器件结构参数对器件频率等特性的影响。结果表明GaN耿氏二极管完全可以工作在太赫兹频段范围内,并且相对于GaAs耿氏二极管具有更高的交流输出功率,相信GaN材料的耿氏器件在太赫兹技术领域将会有更好的应用前景。另一方面,鉴于对耿氏器件热效应方面进行系统的研究工作比较少,本文基于ATLAS热效应仿真平台GIGA,使用非等温能量平衡模型(NEB)对带notch掺杂层的GaN耿氏二极管进行模拟仿真,非等温能量平衡模型在能量平衡模型的基础上耦合了物理热效应模型。通过与能量平衡模型的仿真结果进行对比,分析热效应对器件频率等特性的影响,结果显示热效应严重地影响着耿氏器件的电学特性：当考虑晶格热后,载流子的输运特性会恶化,器件的振荡频率和转换效率等都显着下降。我们还提取了晶格温度、器件温度、热功率等相关参数,为GaN耿氏二极管热特性的研究提供了数据基础。由于热效应的引入,非等温能量平衡模型可以确定器件中的晶格温度分布,从而使得GaN基耿氏二极管的仿真更为接近实际情况,具有更高的模拟精度。此外,非等温能量平衡模型使在考虑热效应的同时对耿氏二极管进行优化设计成为了可能。综上,本文从器件仿真的角度对GaN基耿氏二极管进行更为精确的研究分析,在考虑局部效应的同时,还引入了热效应的分析,更好的反映了器件真实的工作环境,为GaN耿氏器件的优化设计提供了更好的途径。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2014-12-01）
杨珊珊[7]（2014）在《高频InP基耿氏二极管的工艺研究》一文中研究指出太赫兹技术是被誉为未来重要的十大技术之一,有关太赫兹技术的研究是当今国际研究领域的前沿和热点。关于太赫兹技术源与耿氏器件的关键技术的研究的探索,得到国际国内研究机构的很大关注。耿氏器件是太赫兹振荡源不可或缺的核心器件之一。本论文旨在研究磷化铟材料的耿氏源的关键技术与工艺,其中核心器件的研究与工艺的开发是目前国内研究的重点,探索目前国内的常规技术与微电子制备耿氏器件的工艺相结合,以解决耿氏器件的刻蚀、金属半导体接触、测量、散热、等技术难题。在较低成本下,实现磷化铟基耿氏管可重复制备。总体来说,本论文的研究重点以及成果主要有如下几个方面：探索了n+n n+型渐变性耿氏器件的外延结构的设计：在对于制备磷化铟半导体材料的耿氏管外延结构设计的研究经验非常少的情况下,系统的探索了不同外延结构的耿氏器件的工作电压电流的关系,n+n型外延结构制备的耿氏管存在小的势垒,是电流密度较小,能减少热效应对其影响；而n+n n+型外延结构两端的接触性能较好,制备出的耿氏管电流相对较高,在理论上能提高功率。外延结构决定了器件的工作性质,对器件工作的模式,外延片设计的基础研究等有很大的影响,因此需要根据后续工艺制备条件,系统的考虑外延片设计参数,如外延片的渡越区的长度等因素。制备了不同尺寸的阴极的耿氏管,测试耿氏管电压电流的特性：其阴极尺寸直径为10-60μm,制备的双圆环电极的耿氏器件,其阈值电压为4.4-4.8V,但其电流随着阴极尺寸的变小,其饱和电流也变小,阴极尺寸为40-60μm的耿氏管的电流在292-397mA。制备的GSG型带有Pad金属电极的耿氏管,其阈值电压在3.0V左右,其中直径为10-40μm的耿氏管的饱和电流为140-645mA。优化了减薄镀金工艺而增加散热性能的方案：由于磷化铟材料非常易碎,我们采用复合减薄技术,通过正面图光刻胶保护正面电极和台面,将其通过特定粘附剂粘附在硅片上,进行机械减薄至其厚度为几十微米,之后进行湿法腐蚀,然后在背面电镀散热层,这样可以有效减薄实验片和降低实验片的碎裂。(本文来源于《宁夏大学》期刊2014-04-01）
姚慧[8]（2014）在《THz波段GaN耿氏二极管非线性模型及振荡器研究》一文中研究指出近年来，由于一些新技术与新材料的研究和发展，太赫兹技术得以迅速发展，而太赫兹波辐射源的研究也在相应的领域内被重视起来，并掀起了一股热潮。目前负阻器件在太赫兹领域的半导体固态辐射源中愈发重要，而其中被广泛地认为最有潜力的则是耿氏二极管。尽管基于砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）的耿氏二极管已经十分的成熟，然而这些材料器件在太赫兹领域的应用中由于输出功率太低，限制了它们的继续发展。而氮化镓（GaN），作为一种Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体材料，因其具有极佳的负微分迁移率，使其在太赫兹领域的大功率器件中备受关注，而且非常适合应用于太赫兹频段的高功率耿氏二极管。对于太赫兹波段的氮化镓耿氏二极管的研究，目前一般都是在器件仿真软件中进行结构的建立与仿真，对其进行非线性电路建模并将模型应用于负阻振荡器中的研究很少。而且由于太赫兹波段成熟的耿氏二极管现阶段没有被制造出来，所以对其建模只能建立在理论的基础上。在本文中，我们利用半导体知识和数学物理方法，对GaN耿氏二极管的工作物理特性进行深入的定量剖析，总结得到非线性电路模型。然后使用ADS软件对电路模型进行搭建。再通过对模型两端加偏置电压，仿真得到其I-V特性曲线，验证了此模型具有与GaN耿氏二极管理论值一致的负阻特性，并得到其产生负阻特性时的偏置电压在22v~47V之间。最后，将耿氏二极管的非线性电路模型外接于并联RLC谐振回路中，用来分析此模型的振荡特性。通过电路调谐，得到稳定的振荡，而且当电路模型中渡越区长度为1um，横截面积为500um2时，得到最佳的振荡波形，且当达到200GHz左右的振荡频率时，振荡器的输出功率达到了w量级，且转换效率能达到2.5%左右。通过本文的研究，将GaN耿氏二极管电路模型很好的嵌入到ADS软件中。目前，ADS软件作为全球研究高频振荡电路设计的通用工具，将此模型与ADS软件的结合，为GaN耿氏二极管应用于高频振荡器及研究其振荡特性提供了很好的基础平台。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2014-01-01）
龙双[9]（2013）在《新型氮化铟基太赫兹耿氏二极管研究》一文中研究指出太赫兹技术广阔的应用前景激发了世界各国科研人员对太赫兹波振荡辐射源和探测器的开发研究。耿氏二极管被认为是极具太赫兹应用潜力的电子学器件。基于砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等材料的耿氏二极管的频率和功率都已经达到极致。氮化铟（InN）和氮化镓（GaN）等Ⅲ-Ⅴ族氮化物新材料的电子漂移速度电场特性显示有极佳的负微分迁移率，非常适宜制作高频高功率的耿氏二极管。目前，对InN和GaN材料的基本特性的认识尚不完全。InN的禁带宽度从传统的2eV修正为约0.7eV，相应的材料参数也有改变。我们使用较新的能带和材料参数，采用叁能谷的蒙特卡罗方法仿真了InN、GaN以及InxGa1-xN材料系统的电子输运特性，讨论分析了InN负微分迁移率形成的原因是电子能谷迁移和中心能谷非抛物性共同作用的结果。基于文献发表的蒙特卡罗方法仿真的速场数据，我们建立了InN的解析低场和高场迁移率模型。我们进行了InN和GaN两种材料的Notch掺杂和均匀掺杂渡越区结构的耿氏二极管的比较研究。InN和GaN材料的耿氏二极管的器件级仿真结果显示，渡越区长为0.3~1μm的耿氏二极管振荡的基波频率在0.2~0.8THz。InN材料绝对值较大的负微分迁移率使InN适合制作更短渡越区的耿氏二极管。最后，选择渡越区长为1μm的器件，在RLC并联谐振回路中比较研究了InN和GaN材料的耿氏二极管的振荡特性表现。在50Ω负载电阻下，InN耿氏二极管的最佳面积在150~200μm~2，而GaN耿氏二极管的最佳面积在500μm~2左右。GaN耿氏二极管的振荡特性随着器件面积和外加偏置电压的变化表现稳定，而InN耿氏二极管的直流功率到交流功率的转换效率更高。InN耿氏二极管的Notch掺杂层也起到使振荡更为稳定的作用。渡越区长为1μm的InN和GaN材料的耿氏二极管振荡频率在200GHz左右，输出的基波频率的功率密度在6mW/μm~2的量级。均匀掺杂结构的InN耿氏二极管能够在230GHz左右达到约10.84%的最佳转换效率，而GaN耿氏二极管在193GHz左右达到2.66%的最佳转换效率。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2013-01-01）
万鑫[10]（2013）在《渐变AlGaN加速层GaN耿氏二极管的研究》一文中研究指出常规半导体微波功率器件已经发展到其性能极限，为了满足无线通信的未来需要，宽禁带半导体GaN和SiC成为研究的热点。GaN基耿氏二极管被认为是目前太赫兹发射源的最佳器件之一，这是由于GaN基耿氏二极管良好的高频特性，以及高场下较高的输出功率密度。为了提高GaN基耿氏二极管的振荡频率，需要在其渡越区的起始阶段增加一层“电子发射层”。本文中，提出了用Al组分分级增加的渐变AlGaN层作为“电子发射层”来促进高能电子的产生。其中，Al组分最低的一端与阴极欧姆接触相连实现晶格匹配，而Al组分最高的一端与渡越区连接在一起形成异质结界面。我们期望这种AlGaN/GaN异质结耿氏二极管与带notch的同质结GaN耿氏二极管相比，能够表现出更好的噪声特性、温度稳定性以及功率转换效率。本文中，我们采用SILVACO仿真器对AlGaN/GaN耿氏二极管的特性进行了仿真分析。仿真中，重点放在非均匀Al组分所产生的影响，主要考虑了极化效应、合金无序散射和AlGaN/GaN异质结的能带断续。为了提高仿真的准确性，本文对SILVACO仿真器中的ATLAS平台采用的氮化物的负微分迁移率（NDM）模型进行了优化，因为这是耿氏二极管在高场下输运的重要物理模型。仿真结果表明，温度的升高，会使器件的工作模式发生转变，由偶极畴模式逐渐转变为积累畴模式，但是Al组分的增加会抑制这种转变；AlGaN层最大Al组分含量的增加可以增强器件振荡稳定性，提高直流—交流转换效率和输出功率密度，而对于器件振荡频率只有轻微的减小。当最大Al组分为27%时，在300K—450K范围内，器件的工作在稳定的偶极畴模式，基波振荡频率为293—313GHz，直流—交流转换效率超过4%。随着温度进一步升高，器件工作模式转变为积累畴模式，振荡频率有所提高，然而转换效率迅速下降。这些仿真结果都是利用耿氏效应和AlGaN/GaN异质结的理论知识进行分析说明的。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2013-01-01）
耿氏二极管论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
太赫兹波(Terahertz,THz)介于微波与远红外之间,其相邻两边的电磁波都得到较早的开发应用,太赫兹技术在近几年发展飞速,受到了国际大国的高度重视。耿氏二极管(Gunn Diode)作为太赫兹固态源器件之一,具有工作频率高、可靠性高、噪声低、频带宽及工作寿命长等优点,被寄予厚望。传统半导体材料的耿氏二极管可达到的工作频率有限,输出功率和转换效率低,宽禁带半导体材料GaN具有的独特优势被证明可大幅提高耿氏二极管的工作性能。但是目前仍未看到关于GaN基太赫兹源耿氏二极管工艺实现的相关报道。如何促进GaN基耿氏二极管偶极畴的快速形成从而提高工作频率,提高转换效率是一直以来研究的热点。本文设计了叁种器件结构并分别仿真验证,旨在提高器件的输出频率和转换效率。并首次尝试器件工艺制备,制备了设计中的两种器件结构。具体研究内容如下:(1)根据耿氏二极管工作机理,计算给出GaN材料耿氏二极管的设计标准参数。基于上述参数,针对目前耿氏二极管存在的死区长度过长、输出频率低的问题,设计了带有Notch结构的GaN耿氏二极管,给出结构参数并从理论上分析证明了设计的可行性。根据设计结构进行电学仿真验证,给出电场分布、电子浓度分布、直流特性曲线、振荡波形及频谱分析图,得到振荡频率为212.5 GHz,转换效率为4.8%,直流功耗为2323.8 mW。(2)针对上述器件工作频率不够高及直流功耗比较大的问题,设计了带有AlGaN发射层的耿氏二极管,即在阴极欧姆接触层与渡越层之间增加AlGaN发射层。给出了设计结构参数并通过仿真验证,我们发现外加电压为43 V时输出振荡稳定,得到工作频率为350 GHz,转换效率为6.04%,直流功耗为1709.68 mW。对比发现该设计能够提高频率140 GHz左右,提高转换效率1.2%,降低直流功耗600 mW,结果证明我们的设计是有效的。(3)作为太赫兹辐射源,转换效率是一项非常重要的衡量指标。为了提高器件的转换效率,我们在阴极欧姆接触与渡越层之间插入AlGaN/GaN。通过仿真验证得到器件输出频率为187.71 GHz,转换效率为6.4%,功耗为1983 mW。对比结果显示转换效率的确得到了提高,但工作频率降低。因此得到结论,对于太赫兹源耿氏器件的设计需要综合考虑工作频率、转换效率和输出功率这叁项指标,不能一味的追求单一指标。(4)根据仿真验证得到的结论,考虑到第叁种器件制造工艺的难度和该器件的性能还有待进一步提高,我们只尝试制备了上述前两种器件结构。包括外延层材料的生长,Pad测试结构的设计及器件的制备。测试计算得到GaN Notch层耿氏二极管阳极欧姆接触比接触电阻率为3.03×10~(-6)Ω.cm~2,阴极欧姆接触比接触电阻率为6.9×10~(-6)Ω.cm~2。AlGaN耿氏二极管阳极和阴极的欧姆接触比接触电阻率分别为1.081×10~(-4)Ω.cm~2和7.05×10~(-5)Ω.cm~2。得到比接触电阻率数量级为10~(-4)~10~(-6)之间,表明欧姆接触性能良好。对两种器件进行I-V测试和脉冲测试,结果显示存在负阻特性和振荡现象。虽然由于测试限制观察到的负阻特性不太明显,脉冲测试得到的振荡不稳定连续,但是该结果表明我们的基本器件结构设计和制备工艺流程是合理的,这对GaN基太赫兹耿氏二极管接下来的研究工作具有非常重要的意义。分析给出主要原因是设计的Pad测试结构间隙尺寸过小,工艺过程中金属厚度不够和测试版图图形单一限制了后期的测试。并针对以上问题给出解决方案,重新设计测试图形进行器件的制备。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
耿氏二极管论文参考文献
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