论文部分内容阅读
随着对太赫兹波的研究越来越深入,太赫兹技术被应用于军事医疗安全等各个领域当中。由于缺少合适的太赫兹源和太赫兹探测器,太赫兹波(0.1～1OTHz,1THz=1000GHz)与其他频段相比认识和应用相对较少,是阻碍了太赫兹技术迅速发展的一个重要原因。一种新型的平面纳米电子器件——自开关二级管(SSD)可以作为太赫兹探测器,满足了寄生电容小可以大规模集成,同时在室温下可操作等其他太赫兹探测器所不具备的优点,所以自开关二极管在太赫兹探测器领域具有重大的应用意义。本篇论文主要探究的内容如下:首先是对自开关二极管的结构以及工作原理进行调研学习,探究了基于SiC衬底AlGaN/GaN材料作为制备自开关二极管的优点,接着对基于SiC衬底AlGaN/GaN材料样品进行了研究,主要研究了 AlGaN/GaN材料的光透过、结构、表面形貌等特性。经透过光谱测试样品在可见光区域透过率平均值在65%以上;对样品进行了 XRD测试,样品存在明显的GaN(002)和AlGaN(004)的峰,展示出了 AlGaN/GaN的结晶度较好;同时对样品进行了表面以及断面SEM测试,结果.显示样品表面较为光滑,断面层与层之间界面清晰,看不到明显缺陷,薄膜生长良好。其次是在制备的AlGaN/GaN材料基础上,通过使用电子束曝光、刻蚀、电子束蒸发、热蒸发等技术,对设计好的自开关二极管器件进行一系列微纳加工,制备出性能良好的SSD器件样品15个,并通过直流探针测试平台对样品进行了测试分析。测试结果显示,制备的SSD器件的电流电压特性表现出了整流特性。最后对制备的SSD器件进行了测试分析,包括电流电压关系测试、输入频率与器件响应度的关系测试、输入功率与器件输出电压的关系测试等。其中通过改变SSD器件的结构参数,如沟道长度(L)、沟道宽度(W)、刻蚀宽度(T)等,分别测试了不同样品,具体结果分析如下;(1)当SSD器件的沟道长度L,以及刻蚀宽度T保持不变,仅改变沟道宽度W,输入功率为OdBm,输入频率从0-110 GHz,随着沟道宽度W的逐次增加,器件响应度响应的降低;(2)当SSD的沟道长度L=1μm,沟道宽度W=85nm,刻蚀宽度T=40nm器件性能最好,当测试频率为100 GHz(0.1THz)时,器件的响应度为189.4mV/mW;(3)对SSD尺寸进一步缩小,L=1μm、T=30nm、W=60nm时,器件同样表现了较好的响应度,在测试频率为0.1THz时其响应度为46.0 mV/mW。(4)当SSD器件的输入频率为1 GHz时,输入频率为-30dBm到OdBm时输出电压与输入功率是呈现线性相关的;当输入信号小于-30dBm,输出电压与器件的输入信号功率不再呈现线性相关;(5)当SSD器件的沟道长度L、刻蚀宽度T不变,随着沟道宽度W的增加,当输入功率-30dBm到0dBm区间某一值固定,器件的输出电压逐渐增加。