本文選題：太赫茲　切入點：高電子遷移率晶體管　出處：《電子科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：太赫茲(Terahertz,1THz=1012Hz)波通常指頻率在0.1THz~10THz(波長為3mm~30μm)范圍內的電磁輻射。太赫茲波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置,因而具有極重要的學術價值和獨特優(yōu)越的特性,太赫茲無線通信作為太赫茲最重要的應用方向之一,目前受到了世界各國的重視。而作為太赫茲通信系統(tǒng)中最為關鍵的核心技術之一,太赫茲波動態(tài)功能器件如太赫茲開關、調制器、濾波器等,如今成為太赫茲技術研究領域的重點。近年來,隨著半導體材料與技術的發(fā)展,高電子遷移率晶體管(HEMT)展現出的卓越表現,為太赫茲波動態(tài)器件的實現提供了新的思路。HEMT是一種利用存在于調制參雜異質結中的二維電子氣(2-DEG)來進行工作的新型場效應晶體管,它的出現為太赫茲快速響應動態(tài)器件提供了新的發(fā)展思路。第三代寬禁帶半導體材料GaN不僅具有寬的^/隙(導致大功率輸出),而且還具有熱導率大、電子飽和速率高(導致了短的運輸時間)、擊穿場強大及熱穩(wěn)定性好等特點。因此在制備高速動態(tài)功能器件中,基于GaN材料的HEMT具有很大的優(yōu)勢。本論文主要的研究內容和所得成果如下:1、研究AlGaN/GaN HEMT器件制備的關鍵工藝對器件系能的影響,并在優(yōu)化工藝參數的基礎上對器件進行制備研究。簡單介紹了光刻、ICP刻蝕隔離有源區(qū)工藝,其次詳細研究了表面處理、退火條件以及金屬組分對AlGaN/GaN HEMT源漏電極歐姆接觸的影響,研究得出獲得Ti/Al/Ni/Au歐姆接觸電極的最佳條件。最終設計器件版圖,結合工藝優(yōu)化后參數對AlGaN/GaN HEMT器件進行了制備,測試得到性能良好的AlGaN/GaN HEMT。2、分析基于metamaterials太赫茲動態(tài)器件的設計方法,利用電磁仿真軟件CST對兩種metamaterials單元結構的電磁特性進行了分析與研究。3、將HEMT與metamaterials相結合,通過結構設計、模擬仿真、優(yōu)化論證設計出基于HEMT的metamaterials太赫茲調制器單元結構。并將其運用微細加工的方法進行制備,測試得到該調制器對所設計頻點附近的太赫茲波具有快速調制作用,證實了結構的準確性以及所采用的制備方法和工藝參數的可靠性。本論文中所涉及到的器件制備都是在中科院蘇州納米所獨立完成。
[Abstract]:THz Terahertzt 1THzn 1012Hz) wave usually refers to electromagnetic radiation in the frequency range of 0.1THzn 10THz1 (wavelength 3mm-1 30 渭 m). Terahertzian wave occupies a very special position in the electromagnetic spectrum and therefore has extremely important academic value and unique superior characteristics. As one of the most important applications of terahertz, terahertz wireless communication has been paid more and more attention all over the world. As one of the most important core technologies in terahertz communication system, terahertz wave dynamic functional devices such as terahertz switch. Modulators, filters, and so on, have become the focus of research in terahertz technology. In recent years, with the development of semiconductor materials and technologies, HEMTs have shown remarkable performance. HEMT is a new type of field-effect transistor which uses 2-DEG (2-DEG), which exists in the modulated heterojunction, to work. The appearance of THz provides a new way of development for terahertz fast response dynamic devices. The third generation wide band gap semiconductor GaN not only has wide ^ / gap (leading to high power output, but also has high thermal conductivity). High electron saturation rate (resulting in short transport time, strong breakdown field and good thermal stability, etc.). HEMT based on GaN material has great advantages. The main contents and results of this thesis are as follows: 1. The influence of the key technology of AlGaN/GaN HEMT device fabrication on the device system energy is studied. On the basis of optimizing the process parameters, the fabrication of the device is studied. The process of lithographic etching and isolating active region is briefly introduced. Secondly, the effects of surface treatment, annealing conditions and metal composition on the ohmic contact of AlGaN/GaN HEMT source leakage electrode are studied in detail. The optimal conditions for obtaining Ti/Al/Ni/Au ohmic contact electrode are obtained. Finally, the layout of the device is designed, and the AlGaN/GaN HEMT device is fabricated with optimized process parameters. The good performance AlGaN/GaN HEMT.2is obtained. The design method based on metamaterials terahertz dynamic device is analyzed. The electromagnetic characteristics of two kinds of metamaterials cell structures are analyzed and studied by using electromagnetic simulation software CST. The HEMT and metamaterials are combined and simulated by structural design. The cell structure of metamaterials THz modulator based on HEMT is optimized and fabricated by micromachining. The results show that the modulator can modulate the terahertz wave near the designed frequency point quickly. The accuracy of the structure and the reliability of the preparation methods and process parameters were confirmed. The fabrication of the devices involved in this paper was carried out independently in Suzhou Nano-Institute of Chinese Academy of Sciences.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN386;O441.4

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