GaAs单片集成650GHz三倍频器研究

发布时间：2019-11-05 06:54

【摘要】：太赫兹技术在反恐检测、空间应用、通信成像等领域的应用需要解决两个问题:太赫兹波的产生与太赫兹波的检测。太赫兹波的产生有多种方式,其中采用固态肖特基二极管的倍频器凭借其室温工作、连续波等优势脱颖而出,成为太赫兹源技术应用研究的重要分支。650GHz为美国DARPA计划重点发展的太赫兹频率,受限于国内半导体工艺与腔体加工装配技术,太赫兹中高频段倍频器依赖进口。660GHz为水汽吸收频率,可应用于大气湿度廓线探测,研究650GHz倍频器同时可为气象探测提供支撑。以推动国内太赫兹单片集成二极管技术发展为目标,解决660GHz气象探测前端分谐波混频器射频测试源问题为驱动,为实现国内太赫兹中高频段常温固态倍频器电路零的突破,本文研究GaAs单片集成650GHz三倍频器。包括平面肖特基二极管的研制,5?m与12?m厚度GaAs基片的单片集成三倍频器的仿真与实验研究。利用半导体理论分析平面肖特基二极管各参数间关系,给出太赫兹平面肖特基二极管三维电磁模型设计准则与参数提取办法。结合国内半导体工艺,建立可工作在650GHz的平面肖特基二极管三维电磁模型及相关非线性参数。根据650GHz平面肖特基二极管,提出适合国内加工装配工艺的GaAs单片集成650GHz三倍频器电路方案。利用场路结合的方法将二极管三维电磁模型、电路无源部分与二极管非线性模型结合,采用谐波平衡法优化电路,研究GaAs单片集成650GHz三倍频器。对电路进行实验研究,12?m厚度的GaAs单片集成三倍频器在646.6GHz处达到峰值输出功率0.086mW,对应倍频效率0.5%。在633GHz至652GHz间输出功率超过0.02mW。本文的研究填补了国内在太赫兹中高频段常温固态倍频器的空白,同时促进了平面肖特基二极管技术在太赫兹单片集成电路的应用,为太赫兹单片集成倍频器向更高频段延伸积累了一定经验。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN771

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本文编号：2556075