共振隧穿型太赫兹波振荡器设计

本文设计的RTD结构,采用目前最新的发射极渐变In含量(GE)结构和集电区隔离层与势垒层之间的高In过渡层(HITL)结构,同时对发射区和集电区进行重掺杂。发射极设计面积为1μm2至几μm2的情况下,通过基于非平衡格林函数法的量子输运模拟器WinGreen模拟,将势阱厚度从4.5nm降低到4nm,峰值电流密度JP从13mA/μm2达到43mA/μm2,输出功率从235μW达到2.625mW。阵列型RTO可实现功率合成,使RTO的功率再增加一个数量级,达到毫瓦甚至几十毫瓦。同时建立包含各种寄生参数的等效电路模型,通过PSPICE工具仿真,得到振荡频率可达1.78THz的仿真结果。

InP基共振隧穿二极管太赫兹振荡器的设计与实现

利用InP基共振隧穿二极管(RTD)和加载硅透镜的片上天线设计实现了超过1 THz的振荡器。采用Silvaco软件对RTD模型进行仿真研究,分析了不同发射区掺杂浓度、势垒层厚度、隔离层厚度以及势阱层厚度等对器件直流特性的影响规律。对研制的RTD器件直流特性测试显示:峰值电流密度J_(p)为359.2 kA/cm^(2),谷值电流密度J_(v)为135.8 kA/cm^(2),峰谷电流比PVCR为2.64,理论计算得到的器件最大射频输出功率和振荡频率(f_(max))分别为1.71 mW和1.49 THz。利用透镜封装的形式对采用Bow-tie片上天线和RTD设计的太赫兹振荡器进行封装,测试得到振荡频率超过1 THz,输出功率为2.57μW,直流功耗为8.33 mW,是国内首次报道超过1 THz的振荡器。

利用共振隧穿器件制作太赫兹波源

太赫兹波是振荡频率在100GHz～10THz范围的电磁波,利用共振隧穿器件高频高速的特点,适宜制作此波段的振荡源器件。指出与其他类型的太赫兹源器件相比,共振隧穿型太赫兹波源器件具有体积小、重量轻、便于与控制电路集成以及易于进行调制等特点;此外,还适宜用Si透镜进行功率合成,增大其总发射功率。给出几种重要太赫兹共振隧穿器件的结构、制造工艺和器件性能,作为太赫兹技术领域的研究人员选择太赫兹波源器件的参考。

InP基RTD太赫兹振荡源及其应用研究进展

紧凑和相干的太赫兹源是太赫兹应用的关键组成,共振隧穿二极管(RTD)是目前振荡频率最高的电子学器件,RTD太赫兹振荡源具有结构紧凑、功耗低、室温工作、有一定输出功率、易集成、覆盖频率较宽等优点。In P基RTD太赫兹振荡源在600 GHz左右的频段内输出功率可达百微瓦量级,可见报道的最高振荡频率为1.92 THz,输出功率0.4μW。RTD振荡源的输出功率可以通过偏置电压进行直接调制,使得其在高容量短距离的太赫兹通信系统中具有很大的优势。目前,In P基RTD太赫兹振荡源成为太赫兹源领域的研究热点。

基于RTD材料结构与参数的RTO设计与模拟

首先对THz波源的共振隧穿二极管(RTD)设计中的关键问题,即从材料与结构出发,对如何提高RTD的截止频率和输出功率进行了分析研究,并利用Win Green软件,仿真设计出具有高振荡频率和输出功率的RTD。在此基础上,采用RTD的共振隧穿理论和缝隙天线的结构模型,利用PSpice仿真软件构建了包含RTD材料与结构参数以及缝隙天线结构参数在内的完整太赫兹振荡器(RTO)的等效电路模型。振荡频率约为1.02THz,输出功率约为88.2μW,本文工作为今后研究该类器件奠定了基础。