[实用新型]一种散热改进型GaAs基太赫兹倍频肖特基二极管

说明书

技术领域

本实用新型涉及太赫兹频段肖特基二极管技术领域。

背景技术

在太赫兹（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，由于频段高，输入倍频器的基波功率有限，为了得到更大的输出功率，因此有必要提高倍频器的倍频效率。已有研究表明，当肖特基二极管用于倍频时，散热对其效率有很大影响。温度升高，肖特基倍频二极管的效率降低。因此十分有必要降低倍频器件的工作温度，也就是起到核心非线性作用的肖特基二极管的工作温度。现有技术采用二氧化硅作为钝化层，其散热效果不佳，导致肖特基二极管倍频效率低下。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种散热改进型GaAs基太赫兹倍频肖特基二极管，采用高热导率的金刚石作为倍频二极管的钝化层，有效的改进了太赫兹倍频肖特基二极管的散热，提高了太赫兹倍频肖特基二极管的倍频效率。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种散热改进型GaAs基太赫兹倍频肖特基二极管，包括半绝缘GaAs衬底、半绝缘GaAs衬底上的重掺杂GaAs层、重掺杂GaAs层上的低掺杂GaAs层、二氧化硅层、欧姆接触金属层和钝化层，其特征在于所述钝化层均为金刚石。

进一步的技术方案，所述金刚石的厚度为20nm~500nm。

进一步的技术方案，所述金刚石是在半绝缘GaAs衬底和二氧化硅层上采用低温方式生长而成的。

进一步的技术方案，所述太赫兹倍频肖特基二极管还包括金属加厚层和肖特基接触金属层。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：金刚石热导率是二氧化硅的14倍，采用高热导率的金刚石作为太赫兹肖特基倍频二极管的钝化层，与采用二氧化硅为钝化层的肖特基二极管相比，在肖特基二极管用于倍频时，注入基波功率一般较大，肖特基二极管结温升高，由于金刚石优异的散热特性，将减缓肖特基二极管结温的升高。在同样的基波注入功率下，采用金刚石为钝化层的肖特基二极管其二极管结温工作温度低，二极管的串联电阻低，基波耗散在串联电阻上的功率降低，增加了注入基波功率的利用率，最终提高了肖特基二极管的倍频效率。采用金刚石作为钝化层的肖特基二极管与采用二氧化硅作为钝化层的肖特基二极管相比，其倍频效率预测能够提高约10%。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A-A’方向的截面示意图；

在附图中：1、金刚石，2、二氧化硅层，3、欧姆接触金属层，4、金属加厚层，5、半绝缘GaAs衬底，6、重掺杂GaAs层，7、低掺杂GaAs层，8、肖特基接触金属层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1、2所示，一种散热改进型GaAs基太赫兹倍频肖特基二极管，