[實用新型]一種用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管

有效

• 申請號: 201520404481.2
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN204668311U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 楊曉艷;韓凌;陳梅;魏剛;紀東峰
• 申請（專利權）人: 四川邁格酷科技有限公司
• 主分類號: H01L29/417
• 分類號: H01L29/417;H01L29/47;H01L29/872
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 郭受剛

技術領域

本實用新型涉及太赫茲器件技術領域，尤其涉及一種用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管。

背景技術

廣義的太赫茲波頻率范圍是100GHz-10THz，其中?1THz=1000GHz，THz波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，THz技術是國際科技界公認的一個非常重要的交叉前沿領域。

在THz頻率低端范圍內，通常采用半導體器件倍頻方法獲得固態源。該方法是將毫米波通過非線性半導體器件倍頻至THz頻段，具有結構緊湊、易于調節、壽命長，波形可控，常溫工作等優點；目前短波長亞毫米波、THz固態源主要依靠倍頻的方式獲得。利用肖特基二極管器件實現高效倍頻不僅電路結構簡單、倍頻效率較高，還兼有振蕩源具有的較高輸出功率、倍頻放大鏈高頻率穩定度、低相位噪聲的優點；同時肖特基二極管器件可穩定工作于30GHz~3000GHz整個毫米波及亞毫米波頻段；目前先進的變容二極管（RAL和VDI等研究機構生產）已經可以工作于3.1THz，具有良好的連續波功率和效率；因此肖特基二極管高效倍頻技術非常適于高性能的毫米波、亞毫米波、THz系統，是一種極具研究、應用價值的THz頻率源技術；由于具有極小的結電容和串聯電阻，高的電子漂移速度，平面GaAs肖特基二極管已經在THz頻段上得到了廣泛的應用，是THz技術領域中核心的固態電子器件。

太赫茲的低頻段一般是指100GHz到300GHz之間的一段電磁頻率，在太赫茲低頻段，尤其是100GHz到120GHz之間，目前需要該頻段較大的信號源；該頻段可以作為太赫茲倍頻鏈路的第一級，需要承受比較大的承受功率，一般為W級功率；目前采用多管芯串聯的形式，可以使得二極管工作在該頻段；但是由于制作出的肖特基二極管長寬比很大，在使用過程中，發現很多管芯發生斷裂，導致器件作廢。

綜上所述，本申請實用新型人在實現本申請實施例中實用新型技術方案的過程中，發現上述技術至少存在如下技術問題：

在現有技術中，現有的肖特基二極管存在承受大功率的使用過程中管芯容易發生斷裂，導致器件作廢的技術問題。

實用新型內容

本實用新型提供了一種用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管，解決了現有的肖特基二極管存在承受大功率的使用過程中管芯容易發生斷裂，導致器件作廢的技術問題，實現了倍頻二極管可承受較大的功率輸入且不容易損壞，應用頻率較高，制作工藝與現有的工藝兼容，實用性較強，既可以應用于二次倍頻，也可以應用于三次倍頻的技術效果。

為解決上述技術問題，本申請實施例提供了用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管，所述倍頻二極管包括：

40個肖特基陽極結，倍頻二極管采用4行結構，每行結構為10個肖特基結，每行結構采用射頻同向并聯，直流反向串聯；其中，所述倍頻二極管采用半絕緣GaAs層襯底，所述半絕緣GaAs層上設有重摻雜GaAs層和鈍化層，所述重摻雜GaAs層上設有低摻雜GaAs層和歐姆接觸金屬層，所述低摻雜GaAs?層上有肖特基接觸金屬層和二氧化硅層，所述歐姆接觸金屬層上設有金屬加厚層，所述金屬加厚層與所述肖特基接觸金屬層通過空氣橋相連。

其中，所述倍頻二極管尺寸為：長560微米，寬260微米，高30微米，應用頻率范圍為100GHz到120GHz，每個肖特基陽極面積為36平方微米，結電容40fF，電阻為3歐姆，截止頻率1.3THz，擊穿電壓為每個肖特基結為6V，每個肖特基陽極結能夠承受輸入功率30mW，所述的倍頻二極管能夠承受最大輸入功率為1.2W。

其中，所述倍頻二極管采用N-/N+的GaAs摻雜結構，其中，低摻雜GaAs層N-外延層摻雜濃度采用2e17cm^-3，重摻雜GaAs層N+采用摻雜濃度為5e18cm^-3。

其中，所述肖特基接觸金屬層自下而上依次為Ti、Pt、Au。

其中，所述歐姆接觸金屬層自下而上依次為Ni、Au、?Ge、Ni、Au。

其中，所述金屬加厚層具體為Au層。

本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：