[发明专利]类混频GaAs太赫兹肖特基三倍频二极管

说明书

技术领域

本发明涉及二极管技术领域，尤其涉及一种类混频GaAs太赫兹肖特基三倍频二极管。

背景技术

太赫兹（THz）波是指频率在 0.3-3THz范围内的电磁波，广义的太赫兹波频率范围是100GHz-10THz，其中 1THz=1000GHz。THz波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，THz技术是国际科技界公认的一个非常重要的交叉前沿领域。

在THz频率低端范围内，通常采用半导体器件倍频方法获得固态源。该方法是将毫米波通过非线性半导体器件倍频至THz频段，具有结构紧凑、易于调节、寿命长，波形可控，常温工作等优点。目前短波长亚毫米波、THz固态源主要依靠倍频的方式获得。利用肖特基二极管器件实现高效倍频不仅电路结构简单、倍频效率较高，还兼有振荡源具有的较高输出功率、倍频放大链高频率稳定度、低相位噪声的优点；同时肖特基二极管器件可稳定工作于30GHz-3000GHz整个毫米波及亚毫米波频段。目前先进的变容二极管（RAL和VDI等研究机构生产）已经可以工作于3.1THz，具有良好的连续波功率和效率。因此肖特基二极管高效倍频技术非常适于高性能的毫米波、亚毫米波、THz系统，是一种极具研究、应用价值的THz频率源技术。由于具有极小的结电容和串联电阻，高的电子漂移速度，平面GaAs肖特基二极管已经在THz频段上得到了广泛的应用，是THz技术领域中核心的固态电子器件。

对于太赫兹频段，目前频率源拓展的主要方式是通过GaAs基肖特基二极管实现二倍频和三倍频，二倍频相对于三倍频来讲，其效率一般高于后者，输出频率是输入基波频率的二倍，而三倍频的输出频率是输入基波的三倍，三倍频相对于二倍频，频率提升更快。目前常用的三倍频二极管大多是多个管芯串联在一起，在一条直线上，目的是为了增加功率容量，同时肖特基二极管直接焊接在金属腔体之上。但是实际上，反向并联的肖特基二极管，也就是目前常用于混频器的混频二极管结构形式，在用于三倍频的时候，可以有效抑制二次谐波，提高三次倍频的效率。如果再多制作几个阳极结，则可以提升肖特基二极管的耐功率性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种类混频GaAs太赫兹肖特基三倍频二极管，所述二极管是现有三倍频二极管类型的补充，用作三倍频时，可以有效抑制二次谐波，提升倍频效率。同时，所述二极管采用两管芯先串联再反向并联的形式，可以有效提升二极管的耐功率性能，提高输出功率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种类混频GaAs太赫兹肖特基三倍频二极管，其特征在于：所述二级管包括位于衬底上的第一金属电极组件、第二金属电极组件、第一二极管组件和第二二极管组件，所述第一二极管组件和第二二极管组件位于第一金属电极组件和第二金属电极组件之间，所述第一金属电极组件和第二金属电极组件从下到上为第一重掺杂GaAs层、第一低掺杂GaAs、第一二氧化硅层和第一金属电极层，所述第一金属电极层内嵌于所述第一重掺杂GaAs层、第一低掺杂GaAs层和第一二氧化硅层，且第一金属电极层上表面的高度大于第一二氧化硅层上表面的高度，第一肖特基接触金属层内嵌于所述第一二氧化硅层，且第一肖特基接触金属层与第一低掺杂GaAs层相接触；所述第一二极管组件和第二二极管组件从下到上为第二重掺杂GaAs层、第二低掺杂GaAs、第二二氧化硅层和第二金属电极层，所述第二金属电极层内嵌于所述第二重掺杂GaAs层、第二低掺杂GaAs层和第二二氧化硅层，且第二金属电极层上表面的高度大于第二二氧化硅层上表面的高度，第二肖特基接触金属层内嵌于所述第二二氧化硅层，且第二肖特基接触金属层与第二低掺杂GaAs层相接触；

所述第一金属电极组件上的第一金属电极层通过金属空气桥与第一二极管组件上的第二肖特基接触金属层连接，所述第一二极管组件上的第二金属电极层与第二金属电极组件上的第一肖特基接触金属层通过金属空气桥连接，所述第二金属电极组件上的第一金属电极层通过金属空气桥与第二二极管组件上的第二肖特基接触金属层连接，所述第二二极管组件上的第二金属电极层通过金属空气桥与第一金属电极组件上的第一肖特基接触金属层连接。

进一步的技术方案在于：所述第一重掺杂GaAs层和第二重掺杂GaAs层的四周设有钝化层，所述钝化层的高度低于第一和第二重掺杂GaAs层的高度。

进一步的技术方案在于：所述第一金属电极层和第二金属电极层包括位于下层的欧姆接触层和位于上层的金属加厚层。

进一步的技术方案在于：所述欧姆接触层为多层结构，自下到上为Ni层、Au层、Ge层、Ni层、Au层。