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美国JPL介绍太赫兹半导体及微加工工艺进

2019-08-15 17:27:43来源:励志吧0次阅读

  在太赫兹高性能平面肖特基二极管的设计能力和制造工艺方面,美国弗吉尼亚二极管公司(VDI)首屈一指,它有着几十年的产品设计经验和一流的工艺生产线。其次是美国局(NASA)下属的喷气推进实验室(JPL)。在欧洲,德国的达姆施塔特技术大学和英国的卢瑟福国家实验室(RAL)也在进行平面肖特基二极管的设计制造。其中,达姆施塔特技术大学的工艺采用准垂直结构,这种结构与触须接触二极管很类似,但通过集成工艺实现。RAL肖特基工艺与VDI的工艺很类似,都是通过在二极管指状体下进行湿法刻蚀以形成空气桥的方式来实现。联合单片半导体公司(UMS)也提供了一种商业肖特基工艺。这种工艺不能为阳极提供空气桥,所以该二极管很难在超过180GHz的器件中使用。

  最近,法国的天体物理中的辐射与物质研究实验室(LERMA)和纳米结构光技术实验室(LPN)已经实施了一个共性技术研究计划,目的是开发一种完全基于电子束光刻技术的肖特基工艺。目前该实验室已经利用电子束光刻技术实现了纳米结构空气桥二极管的研制。

  1990年,ickson提出了一种适用于亚毫米波波段的平衡三倍频器即反向并联二极管对形式,并且设计了500GHz三倍频器,这一结构当时也得到了广泛应用。2000年,ickson等又基于这种结构设计了 00GHzMMIC三倍频器,这种三倍频器获得了11%的最大倍频效率和mW的输出功率,在2 0- 25GHz的宽频带内获得了超过1%的效率。这种反向并联二极管对结构如图1所示。在2004年,JPL实验室学者报道了基于此结构的600GHz三倍频器。

  图1反向并联二极管对平衡倍频器

  JPL实验室提出的多二极管对高功率容量平衡三倍频器,其广泛应用于亚毫米波段和太赫兹波段的三倍频器研究中。这种结构在波导腔体尺寸允许的情况下可以在倍频电路上安接4个、6个甚至更多的偶数个二极管,形成多二极管对,与直流偏置串联,对射频形成一个对偶次谐波的抑制回路,只有奇次谐波输出。这样的结构在保持相位平衡的同时,可以大幅度提高倍频器的功率容量以提高倍频器输出功率;另外,还可简化直流偏置电路的设计,但是在设计过程中要对波导腔体的设计做充分的考虑,以保证抑制不必要的TE高次模的出现,只让准TEM模的奇次谐波传播,其电路结构如图2所示。

  图2多二极管对高功率三倍频器电路等效结构

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