[发明专利]一种新型平面耿氏二极管及其制备方法在审
申请号: | 201510776711.2 | 申请日: | 2015-11-13 |
公开(公告)号: | CN105206684A | 公开(公告)日: | 2015-12-30 |
发明(设计)人: | 宋爱民;王汉斌;王卿璞 | 申请(专利权)人: | 山东大学 |
主分类号: | H01L29/861 | 分类号: | H01L29/861;H01L29/40;H01L29/41;H01L29/10;H01L21/329 |
代理公司: | 济南金迪知识产权代理有限公司 37219 | 代理人: | 杨树云 |
地址: | 250199 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 新型 平面 耿氏二极管 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种新型平面耿氏二极管及其制备方法,属于微波器件中二极管技术领域。
背景技术
耿氏二极管最早于1963年由J.B.Gunn发现。耿氏二极管利用的是某些半导体材料(如GaAs、InP、GaN等)中电子在从低能谷向高能谷跃迁时,因为电子有效质量变大、饱和漂移速度降低而表现出来的微分负阻效应。
传统的耿氏器件是在块状材料的正反面形成电接触,电流垂直于电极平面流动,所以可以称其为垂直耿氏器件。垂直耿氏器件作为一种小型的高频信号源,在雷达、通信、宇宙探测等领域都有广泛的应用。但是,垂直耿氏器件又有诸多缺点,例如:散热困难、对封装要求严格、无法集成等,限制了它的应用。平面的耿氏器件则很好地解决了这些问题。平面器件电极在半导体衬底的同一侧,电流沿与电极平面平行的方向流动。平面器件除了具有散热好、可集成、频率易调的特点以外,最大的优势是振荡频率更高。例如,目前频率最高的平面耿氏器件的基频频率已经超过了300GHz。这使得平面耿氏器件有希望成为一种固态、低成本、可集成的太赫兹辐射源,推动未来对太赫兹(300~3000GHz)波的深入研究和广泛应用。但是,不论是垂直耿氏器件还是平面耿氏器件,它们的电极间距在整个器件内都相同,这造成一个耿氏器件只能产生单一频率的信号,如果同时需要多个频率的信号就需要使用多个器件,这样会增加设备的复杂程度和成本,降低可靠性。而且耿氏器件目前在制备工艺上已经趋近极限,要想继续提高工作频率非常困难,这不利于其未来在更高频率的太赫兹领域中的应用。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种新型平面耿氏二极管;
本发明还提供了上述新型平面耿氏二极管的制备方法;
本发明可以同时产生两个或者多个频率的信号。一方面,可以同时产生多个频率的信号的耿氏器件可以用在如多频雷达、彩色太赫兹成像等同时需要多个频率的信号源的领域;另一方面,利用耿氏器件自身的混频效应,可以产生频率为这些信号频率之和的高频信号,从而大幅提高器件的发射频率。
术语解释
1、MOCVD,是金属有机化合物化学气相淀积(MetalorganicChemicalVaporDeposition)的缩写。
2、PMMA,是指聚甲基丙烯酸甲酯。
本发明的技术方案为:
一种新型平面耿氏二极管,包括:由下至上依次设置的绝缘衬底、沟道层及设置在所述沟道层上的第一电极部分、第二电极部分,所述第一电极部分、所述第二电极部分及所述第一电极部分与所述第二电极部分形成的沟道中至少有一个是一体的,所述第一电极部分的电极边缘与所述第二电极部分的电极边缘不平行。
所述第一电极部分的电极边缘是指,与所述第二电极部分相对的第一电极部分的面与所述沟道层之间的交线,同理,所述第二电极部分的电极边缘是指,与所述第一电极部分相对的第二电极部分的面与所述沟道层之间的交线。
此处设计的优势在于,第一电极部分的电极边缘与第二电极部分的电极边缘不平行,所述第一电极部分的电极边缘与所述第二电极部分的电极边缘之间至少有两个间距,可以同时产生多个频率的信号,一方面可以应用在如多频雷达、彩色太赫兹成像等同时需要多个频率的信号源的领域;另一方面,利用本发明自身的混频效应,可以产生频率为这些信号频率之和的高频信号,从而大幅提高器件的发射频率;例如,一个平面耿氏器件中有三个间距,分别为1.2μm、1.0μm、0.8μm,则其可以同时产生160GHz、190GHz和240GHz三个频率的信号。在微波成像应用中,可以通过分析被测物体对这三个频率的微波的透过或反射情况获得更多的信息。同时,因为平面耿氏器件自身具有混频功能,还可以获得如190+240=430GHz的信号,这样有利于实现耿氏器件在太赫兹领域的应用。
根据本发明优选的,所述第一电极部分为第一电极,所述第二电极部分为第二电极。
根据本发明优选的,所述第一电极部分包括第一电极及第一帽层,所述第一帽层设置在所述第一电极与所述沟道层之间,所述第二电极部分包括第二电极及第二帽层,所述第二帽层设置在所述第二电极与所述沟道层之间。
根据本发明优选的,所述第一电极部分的电极边缘与所述第二电极部分的电极边缘的间距的最小值dmin与最大值dmax之间满足以下条件:
根据本发明优选的,所述第一电极部分的电极边缘与所述第二电极部分的电极边缘的间距的取值范围为0.6‐10μm。
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