thz波段gan耿氏二极管非线性模型及振荡器研究

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1、万方数据西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期:西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科

2、技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期:导师签名：日期:万方数据万方数据摘要摘要近年来，由于一些新技术与新材料的研究和发展，太赫兹技术得以迅速发展，而太赫兹波辐射源的研究也在相应

3、的领域内被重视起来，并掀起了一股热潮。目前负阻器件在太赫兹领域的半导体固态辐射源中愈发重要，而其中被广泛地认为最有潜力的则是耿氏二极管。尽管基于砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）的耿氏二极管已经十分的成熟，然而这些材料器件在太赫兹领域的应用中由于输出功率太低，限制了它们的继续发展。而氮化镓（GaN），作为一种Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体材料，因其具有极佳的负微分迁移率，使其在太赫兹领域的大功率器件中备受关注，而且非常适合应用于太赫兹频段的高功率耿氏二极管。对于太赫兹波段的氮化镓耿氏二极管的研究，目前一般都是在器件仿真软件中进行结构的建立与仿真，对其

4、进行非线性电路建模并将模型应用于负阻振荡器中的研究很少。而且由于太赫兹波段成熟的耿氏二极管现阶段没有被制造出来，所以对其建模只能建立在理论的基础上。在本文中，我们利用半导体知识和数学物理方法，对GaN耿氏二极管的工作物理特性进行深入的定量剖析，总结得到非线性电路模型。然后使用ADS软件对电路模型进行搭建。再通过对模型两端加偏置电压，仿真得到其I-V特性曲线，验证了此模型具有与GaN耿氏二极管理论值一致的负阻特性，并得到其产生负阻特性时的偏置电压在22v~47V之间。最后，将耿氏二极管的非线性电路模型外接于并联RLC谐振回路中，用来分析此模型的

5、振荡特性。通过电路调谐，得到稳定的振荡，而且当电路模型中渡越2区长度为1um，横截面积为500um时，得到最佳的振荡波形，且当达到200GHz左右的振荡频率时，振荡器的输出功率达到了w量级，且转换效率能达到2.5%左右。通过本文的研究，将GaN耿氏二极管电路模型很好的嵌入到ADS软件中。目前，ADS软件作为全球研究高频振荡电路设计的通用工具，将此模型与ADS软件的结合，为GaN耿氏二极管应用于高频振荡器及研究其振荡特性提供了很好的基础平台。关键词：太赫兹氮化镓耿氏二极管非线性模型耿氏振荡万方数据THz波段GaN耿氏二极管非线性模型及振荡器研究

6、万方数据AbstractAbstractInrecentyears,withthedevelopmentofnewtechnologiesandmaterials,theterahertztechnologyisdevelopingrapidly,andsettingoffaresearchboominterahertzradiationsourcesfortherelatedfields.Currentlythenegativeresistancedevicesplayanimportantpartinsemiconductorsolid-

7、stateradiationsourcesinterahertzfield.Inthesenegativeresistancedevices,theGunndiodeisconsideredtobethemostpotentialdeviceforapplicationsinterahertz.AlthoughtheGunndiodesbasedonGaAsorInPmaterialsarealreadyquitemature,buttheirdevelopmentislimited,owingtothelowoutputpowerinthe

8、terahertzfield.AndGaN,akindofIII-Vnitridematerial,isconcernedinthefieldofhigh-powe