本文關(guān)鍵詞：基于HEMT結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)制器件研究

  更多相關(guān)文章： 太赫茲波 高電子遷移率晶體管 調(diào)制器件 電調(diào)控

【摘要】：隨著太赫茲技術(shù)成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的研究熱點(diǎn)的同時(shí),國(guó)內(nèi)的研究也在如火如荼地進(jìn)行。作為太赫茲無(wú)線通信系統(tǒng)和太赫茲成像系統(tǒng)中的重要部件——太赫茲波調(diào)制器件成為必不可少的研究對(duì)象。關(guān)于對(duì)太赫茲波的調(diào)控技術(shù)已有很多的相關(guān)報(bào)道,從材料的選擇方面,包括半導(dǎo)體、石墨烯、氧化釩、光子晶體、超材料等;從調(diào)控手段上存在電控、溫控、光控等多種方式,但不同的調(diào)控技術(shù)都存在各自的弊端。例如,電控石墨烯調(diào)制器件制備簡(jiǎn)單且調(diào)制速率較快,但是調(diào)制深度較小;溫控導(dǎo)致二氧化釩相變實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波的調(diào)制雖然得到了較高的調(diào)制深度,但是調(diào)制速率很慢。硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料通過(guò)和超材料相結(jié)合的調(diào)制器件是太赫茲調(diào)制技術(shù)的重要方式之一,但是受限于半導(dǎo)體中載流子遷移率的影響,使得其對(duì)太赫茲波的調(diào)制速率最高只能達(dá)到kHz量級(jí)。本文提出一種基于高電子遷移率晶體管結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)制器件,通過(guò)電壓控制AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面處的二維電子氣濃度,實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波的高速調(diào)制。在研究了關(guān)于高電子遷移率晶體管的版圖繪制和工藝流程后,通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)步驟中的工藝摸索,得到了電學(xué)性能良好的高電子遷移率晶體管。在此基礎(chǔ)上,使用軟件設(shè)計(jì)仿真和優(yōu)化了超材料結(jié)構(gòu)單元,使其諧振頻點(diǎn)處于較理想的頻段內(nèi)。繪制高電子遷移率晶體管與超材料結(jié)構(gòu)單元相結(jié)合的調(diào)制單元版圖,并排列成整個(gè)調(diào)制器件,制出實(shí)驗(yàn)所需的掩膜版。在已摸索出的工藝流程和工藝參數(shù)的條件下,成功制備出調(diào)制器件,通過(guò)外加電壓于調(diào)制器件的柵電極上,可以改變AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面處的二維電子氣濃度,從而控制晶體管的開(kāi)啟和關(guān)斷,在與超材料相結(jié)合的情況下共同完成對(duì)太赫茲波的調(diào)制。在對(duì)調(diào)制器件的透射率和動(dòng)態(tài)調(diào)制性能的測(cè)試后得到,本調(diào)制器件可對(duì)太赫茲波的最大調(diào)制深度達(dá)到約18%,調(diào)制速率可達(dá)3 MHz。本論文提出的基于高電子遷移率晶體管結(jié)構(gòu)的太赫茲調(diào)制器件,能夠與Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體工藝相兼容。既適用于動(dòng)態(tài)電信號(hào)與太赫茲波耦合的場(chǎng)合,也是構(gòu)建其他太赫茲系統(tǒng)中重要的功能器件,在太赫茲無(wú)線通信、探測(cè)和成像方面均具有巨大的應(yīng)用潛力和價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：太赫茲波 高電子遷移率晶體管 調(diào)制器件 電調(diào)控
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN761;TN386
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 太赫茲波概述10-11
• 1.2 太赫茲波的特性和應(yīng)用11-12
• 1.3 太赫茲調(diào)控技術(shù)簡(jiǎn)介12-17
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容17-19
• 第二章 氮化鎵材料及其異質(zhì)結(jié)器件19-28
• 2.1 GaN基材料特性19-21
• 2.2 二維電子氣的產(chǎn)生原理21-24
• 2.3 AlGaN/GaN HEMT結(jié)構(gòu)和工作原理24-28
• 第三章 HEMT器件的制備和電學(xué)性能研究28-46
• 3.1 HEMT器件的尺寸設(shè)計(jì)和版圖繪制28-30
• 3.2 AlGaN/GaN HEMT器件的具體工藝步驟30-38
• 3.2.1 AlGaN/GaN HEMT的外延生長(zhǎng)30
• 3.2.2 AlGaN/GaN HEMT有源區(qū)的刻蝕30-32
• 3.2.3 AlGaN/GaN HEMT的源漏歐姆接觸32-35
• 3.2.4 AlGaN/GaN HEMT的表面鈍化開(kāi)孔35-37
• 3.2.5 AlGaN/GaN HEMT柵極金屬蒸發(fā)37-38
• 3.3 AlGaN/GaN HEMT器件的電學(xué)性能測(cè)試38-44
• 3.3.1 線形傳輸線模型38-40
• 3.3.2 AlGaN/GaN HEMT的轉(zhuǎn)移和輸出特性40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 太赫茲調(diào)制器件的制備和性能研究46-62
• 4.1 超材料的仿真與其和HEMT相結(jié)合的版圖繪制46-50
• 4.1.1 超材料的設(shè)計(jì)和仿真46-49
• 4.1.2 調(diào)制器件的版圖設(shè)計(jì)和繪制49-50
• 4.2 太赫茲調(diào)制器件的制備50-54
• 4.2.1 調(diào)制器件有源區(qū)刻蝕與歐姆金屬接觸50-51
• 4.2.2 調(diào)制器件柵條的制備51-52
• 4.2.3 調(diào)制器件介質(zhì)層沉積和開(kāi)孔52-53
• 4.2.4 調(diào)制器件的超材料層制備53-54
• 4.3 THz調(diào)制器件的測(cè)試54-60
• 4.3.1 調(diào)制器件的TDS測(cè)試54-59
• 4.3.2 調(diào)制器件的動(dòng)態(tài)測(cè)試59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 第五章 全文結(jié)論與展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 碩士期間所取得的研究成果70-71

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 莫漫漫;文岐業(yè);陳智;楊青慧;邱東鴻;李勝;荊玉蘭;張懷武;;Strong and broadband terahertz absorber using SiO_2-based metamaterial structure[J];Chinese Physics B;2014年04期

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本文編號(hào)：964376