提出了一种新型隐埋缓冲掺杂层(IBBD)高压SBD器件, 对其工作特性进行了理论分析和模拟仿真验证。与常规高压SBD相比, 该IBBD-SBD在衬底上方引入隐埋缓冲掺杂层, 将反向击穿点从常规结构的PN结保护环区域转移到肖特基势垒区域, 提升了反向静电释放(ESD)能力和抗反向浪涌能力, 提高了器件的可靠性。与现有表面缓冲掺杂层(ISBD)高压SBD相比, 该IBBD-SBD重新优化了漂移区的纵向电场分布形状, 在保持反向击穿点发生在肖特基势垒区域的前提下, 进一步降低反向漏电流、减小正向导通压降, 从而降低了器件功耗。仿真结果表明, 新器件的击穿电压为118 V。反向偏置电压为60 V时, 与ISBD-SBD相比, 该IBBD-SBD的漏电流降低了52.2%, 正向导通电压更低。

介绍了一款基于 InP材料的肖特基二极管的单片集成混频器, 其工作频率为 560 GHz。该混频器采用了一种新型薄膜混合传输结构, 基于某聚合物材料的无源结构的传输损耗降至14.4-15.5 Np/m。相比于基于传统石英介质基片和半导体介质基片的传输线, 传输损耗降低了一半以上。同时为了降低高频损耗, 提高电路效率, 二极管需采用亚微米结构, 结半径为 0.5 μm, 结电容为1.5 fF。无源结构和有源结构的同时优化使得该倍频器在 540~580 GHz的工作频带内, 变频损耗优于-8 dB, 回波损耗优于 10 dB。并且由于无源部分均采用创新的混合传输结构, 在保证单模传输的条件下增大了混频器电路整体的物理尺寸, 降低了腔体加工的工艺难度, 使得今后大于 1 THz信号低损耗平面传输成为可能。

通过比较反向偏压下AlGaN/GaN异质结肖特基势垒二极管(SBD)和GaN SBD的电流特性、电场分布和光发射位置, 研究了GaN基SBD的漏电流传输与退化机制。结果表明, AlGaN/GaN SBD退化前后漏电流均由Frenkel-Poole(FP)发射机制主导, 而GaN SBD低场下为FP发射电流, 高场下则为Fowler-Nordheim(FN)隧穿电流。电场模拟和光发射测试结果表明, 引起退化的主要原因是高电场, 由于结构不同, 两种SBD的退化机制和退化位置并不相同。根据实验结果, 提出了一种高场FN隧穿退化模型, 该模型强调应力后三角势垒变薄导致FN隧穿增强是GaN SBD退化的内在机制。

基于Hammer-Head型滤波器结构, 以及三维电磁软件所构建的肖特基二极管三维模型及电气模型, 分别设计了250 GHz悬置微带线和普通微带线的二次谐波混频器。通过仿真设计与实物测试, 对比分析两种结构混频器特性。测试结果表明, 悬置微带线混频器在射频输入230~270 GHz范围内时, 单边带变频损耗为8.6~12.7 dB, 而普通微带线混频器在射频输入220~260 GHz范围内时, 单边带变频损耗为8.4~11.4 dB。通过结果对比可见, 悬置微带线混频器带宽较大, 而普通微带线混频器的变频损耗更为平滑。此外, 考虑微组装工艺中的不良因素, 对仿真模型进行部分修正, 计算结果与测试结果拟合较好。

通过单片集成的方法,将工作于太赫兹频段(430 GHz)的三倍频器的各个功能电路集成在厚度为12 μm的砷化镓薄膜单片上,设计、制造太赫兹三倍频集成电路单片。单片结构采用一对反向并联连接的肖特基二极管,构成串联平衡式电路,电路不需要外加偏置电压。平衡式电路只产生奇数次谐波,简化了电路分析和优化过程。电路设计采用三维电磁仿真软件与谐波非线性仿真软件联合仿真场路的方法,准确模拟单片电路的射频特性。将单片电路安装在中间剖开的波导腔体内制成三倍频器进行测试,在430 GHz处测得输出功率为215.7 μW,效率为4.3%。

作为宽禁带半导体器件, GaN基肖特基势垒二极管(SBD)有耐高压、耐高温、导通电阻小等优良特性, 这使得它在电力电子等领域有广泛应用。本文首先综述了SBD发展要解决的问题; 然后, 介绍了GaN SBD结构、工作原理及结构优化研究进展; 接下来,总结了AlGaN/GaN SBD结构、工作原理及结构优化研究进展, 并着重从AlGaN/GaN SBD的外延片结构、肖特基电极结构以及边缘终端结构等角度, 阐述了这些结构的优化对AlGaN/GaN SBD性能的影响; 最后, 对器件进一步的发展方向进行了展望。

采用微波等离子体气相沉积(MPCVD)在商用3 mm×3 mm×1 mm高温高压合成(HPHT)Ib型(100) 金刚石衬底上同质外延生长B掺杂金刚石薄膜，并在此材料的基础上用磁控溅射和电子束蒸镀技术制备了不同结构参数金刚石肖特基势垒二极管。测试结果表明：所生长的金刚石薄膜表面非常平整，可以看到比较明显的原子台阶；所制备的器件具有明显的整流特性，肖特基电极直径100 μm，肖特基电极和欧姆电极间距10 μm，外加电压-15 V，300 K时测得器件正向导通电阻20 Ω，反向饱和电流近似为10-6 A，反向击穿电压大约103.5 V；电极间距越大，反向击穿电压越高, 器件正向电流越小。

肖特基势垒二极管(SBD)具有强非线性效应、速度快及容易系统集成等特点，常用于微波、毫米波及太赫兹波的产生和检测。本文通过电子束光刻等技术制作出肖特基接触直径1 μm的二极管，并对二极管进行了直流测试和射频测试。经过直流测试，二极管的串联电阻为10.2 Ω，零偏结电容为1.76 fF，肖特基结截止频率达到了8.7 THz；相同管子的射频测试串联电阻为15.4 Ω，零偏结电容1.46 fF，肖特基结截止频率也达到了7 THz。

采用阻性肖特基势垒二极管UMS DBES105a设计了一个太赫兹三倍频器.为了提高功率容量和倍频效率，该倍频器采用反向并联二极管对结构实现平衡式倍频.根据S参数测试曲线建立了该二极管的等效电路模型并提取了模型参数.由于在太赫兹频段二极管的封装影响到电路的场分布，将传统的二极管SPICE 参数直接应用于太赫兹频段的电路设计存在一定缺陷，因此还建立了二极管的三维电磁模型.基于该模型研制出的220 GHz三倍频器最大输出功率为1.7 mW, 最小倍频损耗为17.5 dB ，在223.5 GHz~237 GHz输出频率范围内，倍频损耗小于22 dB .