GaN太赫兹肖特基变容二极管倍频效率的研究

本文使用Sentaurus仿真工具对恒定掺杂和渐变掺杂两种典型掺杂的GaN太赫兹肖特基变容二极管进行了仿真研究。着重研究了两种掺杂方式下轻掺杂外延层掺杂浓度对变容二极管的C-V特性和倍频效率的影响。通过数字滤波求解输入频率300GHz幅值8V的正弦电压在偏置电压为-8V时产生的各频率分量,计算出具有不同掺杂浓度的GaN二极管的倍频效率。结果显示,在仿真掺杂浓度范围内并且不考虑外围电路影响的前提下,恒定掺杂的GaN变容二极管的二倍频效率最大值为32.5%,三倍频效率最大值为16.1%;而采用渐变掺杂方式能够显著提高二极管的倍频效率,在仿真的掺杂浓度范围内,二倍频与三倍频效率均最大能提高50%左右。通过理论推导和仿真结果的计算揭示了决定掺杂浓度与倍频效率之间的关系变化趋势的内在因素。本文的研究对GaN肖特基变容二极管的倍频效率进行了理论预测,并提出了渐变掺杂提高倍频效率的解决方案,这对后续的器件设计与制备具有指导意义。