基于AlGaN-GaN自開(kāi)關(guān)二極管特性研究.pdf

1、隨著對(duì)太赫茲波的研究越來(lái)越深入，太赫茲技術(shù)被應(yīng)用于軍事醫(yī)療安全等各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。由于缺少合適的太赫茲源和太赫茲探測(cè)器，太赫茲波(0.1～10THz，1THz=1000GHz)與其他頻段相比認(rèn)識(shí)和應(yīng)用相對(duì)較少，是阻礙了太赫茲技術(shù)迅速發(fā)展的一個(gè)重要原因。一種新型的平面納米電子器件——自開(kāi)關(guān)二級(jí)管(SSD)可以作為太赫茲探測(cè)器，滿足了寄生電容小可以大規(guī)模集成，同時(shí)在室溫下可操作等其他太赫茲探測(cè)器所不具備的優(yōu)點(diǎn)，所以自開(kāi)關(guān)二極管在太赫茲探測(cè)器領(lǐng)域

2、具有重大的應(yīng)用意義。本篇論文主要探究的內(nèi)容如下:
　　首先是對(duì)自開(kāi)關(guān)二極管的結(jié)構(gòu)以及工作原理進(jìn)行調(diào)研學(xué)習(xí)，探究了基于SiC襯底AlGaN/GaN材料作為制備自開(kāi)關(guān)二極管的優(yōu)點(diǎn)，接著對(duì)基于SiC襯底AlGaN/GaN材料樣品進(jìn)行了研究，主要研究了AlGaN/GaN材料的光透過(guò)、結(jié)構(gòu)、表面形貌等特性。經(jīng)透過(guò)光譜測(cè)試樣品在可見(jiàn)光區(qū)域透過(guò)率平均值在65％以上;對(duì)樣品進(jìn)行了XRD測(cè)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(shí)對(duì)樣品進(jìn)行了表面以及斷面SEM測(cè)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(zhǎng)良好。
　　其次是在制備的AlGaN/GaN材料基礎(chǔ)上，通過(guò)使用電子束曝光、刻蝕、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)等技術(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)好的自開(kāi)關(guān)二極管器件進(jìn)行一系列微納加工，制備出性能良好的SSD器件樣品15個(gè)，并通過(guò)直流探針測(cè)試平臺(tái)對(duì)樣品進(jìn)行了測(cè)試分析。測(cè)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(duì)制備的SSD器件進(jìn)行了測(cè)試分析，包括電流電壓關(guān)系測(cè)試、輸入頻率與器件響應(yīng)度的關(guān)系測(cè)試、輸入功率與器件輸出電壓的關(guān)系測(cè)試等。其中通過(guò)改變SSD器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如溝道長(zhǎng)度(L)、溝道寬度(W)、刻蝕寬度(T)等，分別測(cè)試了不同樣品，具體結(jié)果分析如下;
　　(1)當(dāng)SSD器件的溝道長(zhǎng)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(yīng)度響應(yīng)的降低;
　　(2)當(dāng)SSD的溝道長(zhǎng)度L=1μm，溝道寬度W=85nm，刻蝕寬度T=40nm器件性能最好，當(dāng)測(cè)試頻率為100GHz(0.1THz)時(shí)，器件的響應(yīng)度為189.4mV/mW;
　　(3)對(duì)SSD尺寸進(jìn)一步縮小，L=1μm、T=30nm、W=60nm時(shí)，器件同樣表現(xiàn)了較好的響應(yīng)度，在測(cè)試頻率為0.1THz時(shí)其響應(yīng)度為46.0mV/mW。
　　(4)當(dāng)SSD器件的輸入頻率為1GHz時(shí)，輸入頻率