近年來,太赫茲（THz）波獨特的性質(zhì)使得其在高速無線通信、安檢成像等領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應用潛力,其中緊湊和室溫工作的太赫茲源是其應用系統(tǒng)的關(guān)鍵組成�；诹谆煟↖nP）基共振隧穿二極管（RTD）的太赫茲振蕩器以其結(jié)構(gòu)緊湊、室溫工作、有一定輸出功率和覆蓋頻率較寬等優(yōu)點而受到了廣泛的關(guān)注。然而,目前限制InP基RTD振蕩器應用的主要因素是其輸出功率偏低（一般不足1 mW）。本文通過研究提升RTD器件性能、RTD器件精確測試與建模和振蕩電路阻抗匹配特點,為提升RTD振蕩器輸出功率奠定基礎(chǔ),主要開展了 RTD器件材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、可精確控制結(jié)區(qū)面積的器件制備工藝、RTD器件測試建模和RTD振蕩電路阻抗匹配等四部分的研究:1.提出并驗證了優(yōu)化發(fā)射極隔離層厚度來提升RTD振蕩器功率密度的方法。理論上研究了 RTD分層材料結(jié)構(gòu)對器件電學性能的影響規(guī)律,針對材料結(jié)構(gòu)設(shè)計中RTD器件負微分電導區(qū)域的電壓寬度和電流寬度難以同時增大的問題,提出了優(yōu)化發(fā)射極隔離層厚度的方法,進行了相應的In0.8Ga0.2As/AlAsRTD材料結(jié)構(gòu)設(shè)計,并完成實驗驗證。2.RTD器件結(jié)區(qū)面積直接決定了器件的功率和頻率特性,同... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２常見太赫茲源的功率水平??

采用了漸變的發(fā)射極結(jié)構(gòu)來減小集電極耗盡區(qū)渡越時間，另外，采用薄勢壘層來減小共??振隧穿時間常數(shù)，利用這兩種方法實現(xiàn)的ＲＴＤ振蕩器室溫下基波振蕩頻率超過了?ＩＴＨｚ。??圖１．?４顯示了采用漸變發(fā)射極結(jié)構(gòu)（實線）和不采用漸變發(fā)射極（虛線）的ＲＴＤ能帶??圖，漸變結(jié)構(gòu)通過改變分層丨ｎ含量實現(xiàn)。由于這些漸變層的導帶比發(fā)射極晶格匹配部??分（Ｉｎ含量為０．５３）的導帶高，發(fā)射極導帶對準勢阱中諧振能級所需要的電壓就比不加??漸變結(jié)構(gòu)所需要的電壓小，這可以減小集電極耗盡層中的電場強度，進而抑制電子在「??能帶和Ｌ能帶之間的遷移。??５??

—．??ｗ／ｏ?ｇｒａｄｅｄ?ｅｍｉｔｔｅｒ??圖１．?４帶漸變發(fā)射極和不帶漸變發(fā)射極的ＲＴＤ導帶結(jié)構(gòu)圖１７１１??２〇丨３年，東京工業(yè)大學Ｓａｆｕｍｉ?Ｓｕｚｕｋｉ等利用偏饋縫隙天線的方法來提高單個ＲＴＤ??振蕩器的輸出功率｜５２］，該方法可較好實現(xiàn)天線和ＲＴＤ之間的阻抗匹配，通過優(yōu)化偏置??度、天線結(jié)構(gòu)等，理論上在５００ＧＨｚ的輸出功率能接近ｌｍＷ；制作了振蕩頻率在??５３０－５９０ＧＨＺ范圍內(nèi)的ＲＴＤ振蕩器（ＲＴＤ臺面面積為１．４，２），輸出功率約為４０〇ｈＷ；??同時，該文獻采用了二元陣列來進一步提高輸出功率，電路結(jié)構(gòu)如圖１．５所示，該電路??可以實現(xiàn)相互注入鎖模，在６２０ＧＨｚ處的輸出功率高達６１〇ｎＷ，用相同的方法制作的二??元陣列，在７７０ＧＨｚ和８１０ＧＨｚ處輸出功率分別為２７０ｐＷ和１８０ｐＷ；為得到更高的功??率輸出

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3123819