基于AlGaN-GaN自開關二極管特性研究.pdf

1、隨著對太赫茲波的研究越來越深入，太赫茲技術被應用于軍事醫(yī)療安全等各個領域當中。由于缺少合適的太赫茲源和太赫茲探測器，太赫茲波(0.1～10THz，1THz=1000GHz)與其他頻段相比認識和應用相對較少，是阻礙了太赫茲技術迅速發(fā)展的一個重要原因。一種新型的平面納米電子器件——自開關二級管(SSD)可以作為太赫茲探測器，滿足了寄生電容小可以大規(guī)模集成，同時在室溫下可操作等其他太赫茲探測器所不具備的優(yōu)點，所以自開關二極管在太赫茲探測器領域

2、具有重大的應用意義。本篇論文主要探究的內(nèi)容如下:
　　首先是對自開關二極管的結(jié)構(gòu)以及工作原理進行調(diào)研學習，探究了基于SiC襯底AlGaN/GaN材料作為制備自開關二極管的優(yōu)點，接著對基于SiC襯底AlGaN/GaN材料樣品進行了研究，主要研究了AlGaN/GaN材料的光透過、結(jié)構(gòu)、表面形貌等特性。經(jīng)透過光譜測試樣品在可見光區(qū)域透過率平均值在65％以上;對樣品進行了XRD測試，樣品存在明顯的GaN(002)和AlGaN(004)的峰

3、，展示出了AlGaN/GaN的結(jié)晶度較好;同時對樣品進行了表面以及斷面SEM測試，結(jié)果顯示樣品表面較為光滑，斷面層與層之間界面清晰，看不到明顯缺陷，薄膜生長良好。
　　其次是在制備的AlGaN/GaN材料基礎上，通過使用電子束曝光、刻蝕、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)等技術，對設計好的自開關二極管器件進行一系列微納加工，制備出性能良好的SSD器件樣品15個，并通過直流探針測試平臺對樣品進行了測試分析。測試結(jié)果顯示，制備的SSD器件的電流電壓特

4、性表現(xiàn)出了整流特性。
　　最后對制備的SSD器件進行了測試分析，包括電流電壓關系測試、輸入頻率與器件響應度的關系測試、輸入功率與器件輸出電壓的關系測試等。其中通過改變SSD器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如溝道長度(L)、溝道寬度(W)、刻蝕寬度(T)等，分別測試了不同樣品，具體結(jié)果分析如下;
　　(1)當SSD器件的溝道長度L，以及刻蝕寬度T保持不變，僅改變溝道寬度W，輸入功率為0dBm，輸入頻率從0-110GHz，隨著溝道寬度W的逐次增

5、加，器件響應度響應的降低;
　　(2)當SSD的溝道長度L=1μm，溝道寬度W=85nm，刻蝕寬度T=40nm器件性能最好，當測試頻率為100GHz(0.1THz)時，器件的響應度為189.4mV/mW;
　　(3)對SSD尺寸進一步縮小，L=1μm、T=30nm、W=60nm時，器件同樣表現(xiàn)了較好的響應度，在測試頻率為0.1THz時其響應度為46.0mV/mW。
　　(4)當SSD器件的輸入頻率為1GHz時，輸入頻率