作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第十三研究所, 河北石家庄 050051
2 固态微波器件与电路全国重点实验室, 河北石家庄 050051
介绍了一款基于 GaAs肖特基二极管单片工艺的 220 GHz倍频器的设计过程以及测试结果。为提高输出功率, 倍频器采用多阳极结构, 8个二极管在波导呈镜像对称排列, 形成平衡式倍频器结构。采用差异式结电容设计解决了多阳极结构端口散射参数不一致问题, 提高了倍频器的转换效率和工作带宽。对设计的倍频器进行流片、装配和测试, 测试结果显示: 倍频器在 204~ 234 GHz频率范围内, 转化效率大于 15%; 226 GHz峰值频率下实现最大输出功率为 90.5 mW, 转换效率为 22.6%。设计的 220 GHz倍频器输出功率高, 转化效率高, 工作带宽大。
倍频器 太赫兹 肖特基二极管 结电容 单片 frequency doubler tearhertz Schottky barrier diode junction capacitance Microwave Monolithic Integrated Circuit 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): 1080
李斌 1,2胡秀飞 1,2杨旖秋 1,2王英楠 1,2[ ... ]冯志红 3,4
作者单位
摘要
1 山东大学新一代半导体材料研究院, 济南 250100
2 山东大学晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
3 专用集成电路国家级重点实验室, 石家庄 050051
4 中国电子科技集团公司第十三研究所, 石家庄 050051
随着金刚石作为散热材料在大功率半导体器件、激光器、微波器件和大规模集成电路等领域中的应用愈加广泛, 通过对金刚石局部进行精确测温以评价其散热性能是一个重要的研究课题。本文使用拉曼光谱仪对不同掺杂类型的高温高压(HTHP)样品和化学气相沉积(CVD)样品在228~678 K进行检测, 得到了金刚石样品TO模拉曼峰位、半峰全宽等与温度的一一对应关系, 并通过理论计算模型明确了热膨胀、三声子、四声子随温度变化对拉曼峰位、半峰全宽的贡献。理论和实验测试结果发现: 不同掺杂以及不同类型样品的拉曼光谱峰位无明显区别; 随温度升高, 半峰全宽宽化, 主要影响因素为声子衰减导致的非简谐效应, 同时受载流子的电离率、浓度、类型, 以及缺陷和杂质影响; 声子寿命主要受到声子的非简谐衰减作用影响, 基本不受杂质散射的影响。本研究为金刚石材料的温度检测提供了一种无损、非接触、高空间分辨率的方法。
单晶金刚石 拉曼光谱 掺杂 温度相关性 声子衰减 声子寿命 single crystal diamond Raman spectrum doping temperature dependency phonon decay phonon lifetime 
人工晶体学报
2023, 52(3): 442
Author Affiliations
Abstract
National Key Laboratory of ASIC, Hebei Semiconductor Research Institute, Shijiazhuang 050051, China
In this work, high-stability 4H-SiC avalanche photodiodes (APDs) for ultraviolet (UV) detection at high temperatures are fabricated and investigated. With the temperature increasing from room temperature to 150°C, a very small temperature coefficient of 7.4 mV/°C is achieved for the avalanche breakdown voltage of devices. For the first time, the stability of 4H-SiC APDs is verified based on an accelerated aging test with harsh stress conditions. Three different stress conditions are selected with the temperatures and reverse currents of 175°C/100 µA, 200°C/100 µA, and 200°C/500 µA, respectively. The results show that our 4H-SiC APD exhibits robust high-temperature performance and can even endure more than 120 hours at the harsh aging condition of 200°C/500 µA, which indicates that 4H-SiC APDs are very stable and reliable for applications at high temperatures.
silicon carbide photodiode UV detector high temperature avalanche Geiger mode 
Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 032502
杨大宝 1张立森 1,2徐鹏 1赵向阳 1[ ... ]冯志红 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第十三研究所,河北 石家庄 050051
2 专用集成电路国家级重点实验室,河北 石家庄 050051
基于最新研制的小阳极结反向并联肖特基二极管芯片,设计和制造了320~360 GHz固定调谐分谐波混频器。混频器的结构采用的是传统电场(E)面腔体剖分式结构:将二极管芯片倒装焊粘在石英基片上,再用导电银胶将石英电路悬置粘结在混频器下半个腔体上。电路设计采用场路相结合的方法:用场仿真软件建立混频电路各个功能单元的S参数模型,将它们代入非线性电路仿真软件中与二极管结相结合进行混频器性能整体仿真优化。最终测试结果表明,谐波混频器的双边带在4~6 mW的本振功率驱动下,在320~360 GHz超过12%带宽范围内,双边带变频损耗均小于9 dB;混频器在310~340 GHz频带范围内,双边带噪声温度最低为780 K。声温度最低为780 K。
固定调谐 谐波混频器 反向并联 变频损耗 fixed-tuned sub-harmonic mixer anti-parallel conversion loss 
红外与激光工程
2022, 51(12): 20220168
杨旖秋 1,2,*韩晓桐 2胡秀飞 1,2李斌 1,2[ ... ]冯志红 4,5
作者单位
摘要
1 山东大学新一代半导体材料研究院, 济南 250100
2 山东大学晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
3 济南金刚石科技有限公司, 济南 250100
4 专用集成电路国家级重点实验室, 石家庄 050051
5 中国电子科技集团公司第十三研究所, 石家庄 050051
本文通过高分辨X射线衍射(HRXRD)、激光拉曼光谱(Raman)、晶格畸变检测等测试分析方法对多组高温高压(HTHP) Ⅰb、HTHP Ⅱa和化学气相沉积(CVD)型(100)面金刚石单晶样品进行对比研究。HRXRD和Raman的检测结果均表明HTHP Ⅱa型金刚石单晶的结晶质量接近天然金刚石, 其XRD摇摆曲线半峰全宽和Raman半峰全宽分别为0.015°~0.018° 和1.45~1.85 cm-1。晶格畸变检测仪的检测结果表明, HTHP Ⅱa型金刚石单晶的应力分布主要有两种: 一种几乎无明显应力分布, 另一种沿<110>方向呈对称的放射状分布, 其他区域无晶格畸变。HTHP Ⅰb和CVD型金刚石单晶应力分布均相对分散, 晶格畸变复杂, 与其HRXRD和Raman的检测结果相符。进一步利用等离子体刻蚀法对三种类型金刚石单晶(100)面位错缺陷进行对比分析, 结果表明, HTHP Ⅱa型金刚石位错密度为三者中最低, 仅为1×103 cm-2。本研究为制备高质量大尺寸CVD金刚石单晶的衬底选择提供了实验依据。
HTHP Ⅱa金刚石 HTHP Ⅰb金刚石 CVD金刚石 结晶质量 应力 等离子体刻蚀 位错密度 HTHP Ⅱa diamond HTHP Ⅰb diamond CVD diamond crystal quality stress plasma etching dislocation density 
人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1777
作者单位
摘要
1 西安交通大学 信息与通信工程学院,陕西 西安 710049
2 中国电子科技集团 第十三研究所,河北 石家庄 050051
提出了一种基于片上集成电容工艺和带阻滤波结构的高功率三倍频器设计方法。在倍频器输入端,首先对倍频器二极管的直流偏置馈电部分进行改进,在梁式引线结构基础上结合二氧化硅(SiO2)工艺实现了片上集成电容,同时解决了三倍频器的直流馈电和射频接地问题,实现电路功能集成的同时也提高了模型仿真精度。此外,在二极管的输入端采用带阻滤波器结构替代传统的低通滤波结构,在保证倍频器性能的同时进一步简化倍频器结构复杂度和尺寸。为进行验证,设计并加工测试了两款中心频率分别为110 GHz和220 GHz的双路功率合成三倍频器。实际测试结果表明,在输入功率500 mW条件下,110 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了140 mW,峰值效率接近30%,带宽超过15 GHz;在输入功率300 mW条件下,220 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了45 mW,峰值效率达到15%,带宽为15 GHz。两款倍频的测试结果均有优秀表现,验证了设计方法的有效性。
倍频器 片上集成电容 带阻滤波器 波导匹配网络 tripler on-chip integrated capacitors bandstop filter waveguide matching network 
红外与毫米波学报
2021, 40(5): 647
作者单位
摘要
1 浙江大学信息与电子工程学院, 浙江 杭州 310007
2 中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
3 中国电子科技集团第十三研究所, 河北 石家庄 050051
基于近弹道优化的方法提出了一种高性能的单行载流子光电二极管(UTC-PD)的设计方案,用该方案制备的UTC-PD具有大的响应速度、响应度和饱和输出,且可减轻负载电压摆幅效应。设计的新光电二极管采用具有渐变掺杂的部分耗尽吸收层。在收集层底部插入p型掺杂薄电荷层,对器件内部电场进行了优化设计,让光生电子以过冲速度漂移,这样可减少电子的渡越时间,并使器件具备了高偏置电压操作能力,从而增大3 dB带宽,提升饱和性能。仿真分析表明,在8 V的高反向偏置电压条件下,有源区面积为16 μm 2的该器件可以获得超过86 GHz的3 dB带宽,响应度为0.17 A/W。
光电子学 光电二极管 单行载流子光电二极管 高速 近弹道优化 
中国激光
2020, 47(10): 1006003
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司 第十三研究所,河北 石家庄 050051
2 专用集成电路重点实验室,河北 石家庄 050051
基于六阳极结反向串联型砷化镓平面肖特基容性二极管,采用平衡式二倍频器结构,成功研制出一种大功率150?GHz二倍频器。使用三维电磁场与非线性谐波平衡联合仿真方法,提高了仿真结果和实际的吻合度,并根据设计结果完成倍频器的加工、装配和测试。倍频器在输出频率为146~158?GHz下的倍频效率达到7%以上;在输出频率为154?GHz时,倍频效率达到12%,输出功率达到71?mW。
太赫兹 二倍频 肖特基二极管 大功率 Terahertz frequency doubler Schottky varactors high power 
太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 171
作者单位
摘要
1 吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林 长春 130012
2 河北半导体研究所 专用集成电路国家重点实验室, 河北 石家庄 050051
为获得高质量的β-Ga2O3薄膜,对传统的GaN薄膜高温氧化方法进行了优化。我们通过对GaN薄膜分别进行一步或两步高温氧化的方法制备了β-Ga2O3薄膜,并通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱等对制备的样品进行了测试、对比与分析。结果表明,950 ℃下GaN薄膜无法完全氧化,而直接1 150 ℃氧化得到的样品并没有明显的晶向。相比之下,通过两步氧化法,GaN薄膜被完全氧化,且得到的β-Ga2O3薄膜具有明显的沿<201>方向的晶向,样品表面显示出明显的纳米线结构。最佳的氧化时间为在950 ℃下氧化3 h之后在1 150 ℃下氧化1 h,此时得到样品的纳米线结构最明显,其纳米线的直径约为30~40 nm。拉曼光谱测试证实了该条件下获得的样品具有较高的晶体质量。通过分析不同样品结构以及形貌特性,我们发现不同温度下的不同氧化模式是导致该结果的主要原因。
氧化镓 宽禁带半导体 高温氧化工艺 gallium oxide wide bandgap simiconductors high temperature oxidation 
发光学报
2019, 40(10): 1247
Author Affiliations
Abstract
National Key Laboratory of ASIC, Hebei Semiconductor Research Institute, Shijiazhuang 050051, China
Ultraviolet (UV) detectors with large photosensitive areas are more advantageous in low-level UV detection applications. In this Letter, high-performance 4H-SiC p-i-n avalanche photodiodes (APDs) with large active area (800 μm diameter) are reported. With the optimized epitaxial structure and device fabrication process, a high multiplication gain of 1.4 × 106 is obtained for the devices at room temperature, and the dark current is as low as ~10 pA at low reverse voltages. In addition, record external quantum efficiency of 85.5% at 274 nm is achieved, which is the highest value for the reported SiC APDs. Furthermore, the rejection ratio of UV to visible light reaches about 104. The excellent performance of our devices indicates a tremendous improvement for large-area SiC APD-based UV detectors. Finally, the UV imaging performance of our fabricated 4H-SiC p-i-n APDs is also demonstrated for system-level applications.
040.1345 Avalanche photodiodes (APDs) 040.7190 Ultraviolet 040.6070 Solid state detectors 230.5160 Photodetectors 
Chinese Optics Letters
2019, 17(9): 090401

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