一、3毫米硅P~+NN~+崩越二极管(Ⅱ)（论文文献综述）
戴扬[1]（2017）在《GaN基毫米波雪崩渡越时间器件研究》文中提出随着毫米波乃至太赫兹波技术的发展,对于太赫兹波半导体器件固态源的要求越来越高。而作为半导体电子器件微波固态源中的一种,相比于共振隧穿二极管（RTD）、耿氏二极管（Gunn）和等离子体波（Plasma wave）器件,雪崩渡越时间（IMPATT）器件以其更大的输出功率、更高的直流-交流转换效率,当仁不让的成为了功率输出方面最引人瞩目的研究对象。近年来,氮化镓（GaN）材料作为第三代半导体材料的杰出代表,正以其较大的禁带宽度,较高的临界电场、高电子迁移率和饱和速度、高热导率等特性,成为时下半导体电子器件备受瞩目的候选材料。基于器件和材料的共同考虑,在高性能太赫兹固态源中,GaN基IMPATT器件自然而然的成为了需要着力研究和发展的对象。由于目前为止尚有许多技术方面的难题需要解决,国际上对于GaN基IMPATT二极管的研究还停留在理论研究和仿真模拟的阶段。但可以预测的是,在工作频率、输出功率和转换效率方面,GaN基IMPATT二极管拥有着相比其他材料更加优越的工作特性。基于此背景,尽量发掘GaN基IMPATT二极管的优势和潜力并继续发扬;努力研究并发现其缺点及目前存在的问题;深入探讨造成这些问题的机理并提出解决方案,就构成了本文的研究初衷。文章第二章提出了GaN基IMPATT二极管的建模过程。基于蒙特卡罗方法和材料实验获得的数据,结合已有数值模型,确定了仿真所用到的GaN的速场关系及碰撞离化模型等,之后利用Silvaco-Atlas平台对GaN基IMPATT二极管进行结构设计、模型代入并得到二极管的静态击穿结果。并成功利用mixedmode平台对二极管进行了器件电路混合仿真。通过调整相关参数,得到了合理的交流大信号仿真输出特性。文章第三章研究了对GaN基IMPATT器件工作特性的研究结果。通过调整高低掺杂结构中对性能影响最大的五个参数:雪崩结P型区浓度、雪崩结N型区（高掺杂区）浓度、雪崩结N型区宽度、渡越区（低掺杂区）浓度和渡越区宽度,文章系统详细的分析了这些参数对GaN基IMPATT二极管的雪崩产生率、击穿电压、内电场分布、交流工作频率、输出功率和转换效率等工作性能的影响。结果显示在可工作的掺杂范围内,雪崩结P型区空穴浓度越高则器件工作效率越高;雪崩结N型区掺杂浓度和宽度主要影响器件的效率和功率表现,但对频率特性基本没有影响;漂移区掺杂浓度则主要影响器件的效率功率表现,而漂移区宽度主要影响频率表现。这部分工作对GaN基毫米波IMPATT二极管的设计做出了理论上的指导。本章工作也揭示一个问题:为了获得更好的性能表现,对于制造PN结GaN基IMPATT二极管来说,至少需要1×10199 cm-3离化浓度以上的P型GaN材料,而这对目前的P型GaN工艺水平来说要求较高。第四章研究了GaN材料较强的负微分迁移率特性对IMPATT器件工作性能的增强作用。因为这种负微分迁移率特性的存在,结合空间电荷效应对器件内部漂移区电场分布的压低作用,类似于一个正反馈系统,使得当IMPATT器件工作在大交流电压的情况下,电子在漂移区的漂移速度不降反升,最终超过了饱和漂移速度,继而使得GaN基IMPATT器件可以耐受更大的交流电压摆幅或者说更大的交流电压调制因子,从而获得更佳的交流功率及直流-交流转换效率。研究发现在文中设计的高-低掺杂的单漂移穿通模式的器件中,当工作频率为225 GHz时,没有负微分迁移率效应作用的影响下效率最大只能达到19.0%,功率达到1.58W,而有此效应影响的器件效率最大可以达到26.6%,功率可以达到2.29 W。本章节的研究从器件内部电子运动的细节上对这种效应的机理进行了解释。本章同时利用肖特基结代替PN结结构进行了GaN IMPATT的大信号仿真,结果显示获得了优良的性能。第五章研究了GaN材料的各向异性效应对IMAPTT器件的工作性能带来的影响。由于制造技术的原因,目前还没有已知的GaN IMPATT的实验数据,因此工作为GaN基器件制造的材料选取方面做出了指导性的预测。文中选取传统的沿c轴（Г-A晶向）和沿底面方向（Г-M晶向）生长的两种GaN材料,对它们制造的IMPATT二极管分别进行不同频率、不同电压、不同偏置电流等条件下的大信号仿真。通过比较,发现IMPATT的工作性能对GaN材料晶向非常敏感。沿Г-M晶向的器件在高频（本章中设计的器件在140 GHz以上）时的工作性能更佳,主要体现在有较高的输出功率,转换效率和更强的负阻产生能力;但是在低频（本章设计的器件中140 GHz以下）时沿Г-A晶向的器件工作性能更优。第六章研究了串联电阻效应对GaN基IMPATT器件的影响,并分析了其降低器件工作性能的机理。结果显示,在100 kA/cm2的偏置电流密度和40%的电压调制下,当Г-A晶向的IMPATT二极管的欧姆接触电阻率达到10-5Ω·cm2数量级,Г-M晶向的达到10-6Ω·cm2数量级的时候,器件的交流输出特性就会截止。文献显示目前国际上N型GaN的欧姆接触比接触电阻率工艺较成熟,可以远低于此值;然而P型GaN欧姆接触电阻基本在10-4和10-5Ω·cm2数量级徘徊。显然,过高的P型接触电阻是造成GaN基PN结IMPATT二极管难于制造和工作的原因之一。文章还探究了这种效应造成GaN基IMPATT器件的工作性能衰减的机理:它并不会减小交流电压或电流振幅,而是造成交流电压电流相位延迟减小,从而引起交流性能衰退。本章的结论提示我们,在制造PN结GaN基IMPATT器件的研究中,不能仅着眼于提高P型空穴浓度以改善电流强度,更要着眼于改善P型欧姆接触电阻。文章认为利用肖特基接触制造GaN基IMPATT二极管具有很好的应用潜力。
张文兴,陈水生,金立荣[2]（1993）在《8毫米硅连续波崩越二极管》文中进行了进一步梳理叙述8毫米硅连续波崩越二极管的设计和制造,在频率35 GHz附近,金集成热沉的双漂移崩越管获得400～800mW连续输出功率,效率5％～10％,结温200～250℃。
杜佳[3]（1987）在《8毫米硅DDR IMPATT器件的实验研究》文中提出本文根据IMPATT器件的基本理论和计算机模拟参数,设计了8毫米硅杂质缓变DDR IMPATT器件的结构、工作参数。并用双扩散的常规工艺成功地制得了该器件,获得了功率大于400mW,效率达7％的实验结果。
金立荣,王茂森[4]（1983）在《不同结构的硅崩越二极管雪崩区宽度计算》文中提出本文采用类Misawa方法解连续性方程和泊松方程,引用Grant离化率数据和Canali等人的饱和速度数据,借助计算机计算硅单边和双边突变结不同温度下雪崩区及空间电荷区宽度等静态参量,并给出相应的曲线.已利用这些结果设计和研制成3mm P+NN+崩越二极管和8mmP+PNN+双漂移崩越二极管,获得了良好性能.
王茂森,黄日晖,张文兴,黄志远,乔宝文[5]（1982）在《3毫米硅P+NN+崩越二极管（Ⅱ）》文中提出本文报导了3毫米频段硅P+NN+崩越二极管研制中采取的工艺措施和实验结果.器件的最佳性能为:103GHz输出115mW,η=3.6%;126GHz下输出30mW,η=1.5%
王茂森,黄日晖,张文兴,金立荣,黄志远[6]（1982）在《三毫米硅P+NN+崩越二极管（Ⅰ）》文中进行了进一步梳理——本文叙述了三毫米硅P+NN+崩越二极管的参数设计考虑及结果.根据这一考虑而研制的用超小型陶瓷管壳封装的硅P+NN+崩越二极管在90到126GHz范围内功率输出大于30mW,效率η≥1.5%.最佳结果为103GHz下输出115mW,η为3.6%.
二、3毫米硅P~+NN~+崩越二极管(Ⅱ)（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、3毫米硅P~+NN~+崩越二极管(Ⅱ)（论文提纲范文）
（1）GaN基毫米波雪崩渡越时间器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 GaN材料简介 |
| 1.2 毫米波及太赫兹波简介 |
| 1.3 毫米波及太赫兹波辐射源简介 |
| 1.4 GaN基IMPATT器件研究背景 |
| 1.5 GaN基IMPATT器件研究现状与存在问题 |
| 1.6 本文安排 |
| 第二章 GaN基IMPATT二极管工作原理及仿真方法 |
| 2.1 雪崩倍增 |
| 2.2 雪崩渡越二极管的器件结构及工作原理 |
| 2.2.1 雪崩渡越二极管的工作原理 |
| 2.2.2 雪崩渡越二极管的器件结构 |
| 2.2.3 IMPATT器件的交流电压调制因子 |
| 2.3 Silvaco-Altlas仿真平台简介 |
| 2.3.1 Silvaco-Atlas的基本方程 |
| 2.3.2 Silvaco-Atlas仿真模拟过程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 GaN基IMPATT二极管特性研究 |
| 3.1 GaN基IMPATT结构设计及主要器件参数 |
| 3.2 GaN基IMPATT直流及交流特性研究 |
| 3.2.1 雪崩结P型区浓度对GaNIMPATT特性的影响 |
| 3.2.2 雪崩区浓度对GaNIMPATT特性的影响 |
| 3.2.3 雪崩区宽度对GaNIMPATT特性的影响 |
| 3.2.4 漂移区浓度对GaNIMPATT特性的影响 |
| 3.2.5 漂移区宽度对GaNIMPATT特性的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 负微分迁移率效应对IMPATT器件性能的增强作用 |
| 4.1 本章研究背景 |
| 4.2 GaN材料速场关系及模型 |
| 4.2.1 GaN的电子速场关系介绍 |
| 4.2.2 GaN电子速场关系的解析模型 |
| 4.3 空间电荷效应及其影响 |
| 4.4 器件结构和仿真方法 |
| 4.5 负微分迁移率效应对器件性能的增强机理 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 各向异性对GaN基IMPATT器件工作性能的影响 |
| 5.1 本章研究背景简介 |
| 5.2 用于各向异性研究的器件结构,参数 |
| 5.2.1 用于各向异性研究的器件结构设计 |
| 5.2.2 GaN材料参数的各向异性 |
| 5.3 GaN的各向异性对IMPATT器件性能的影响分析 |
| 5.3.1 各向异性对直流特性的影响 |
| 5.3.2 各向异性对交流特性的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 GaN基IMPATT二极管串联电阻效应研究 |
| 6.1 研究方法及电路 |
| 6.2 串联电阻效应对GaN基IMPATT性能的衰减作用分析 |
| 6.3 GaN欧姆接触工艺介绍 |
| 6.3.1 N型GaN欧姆接触发展现状 |
| 6.3.2 P型GaN欧姆接触发展现状 |
| 6.4 P型GaN欧姆接触带来的问题和解决方案 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、3毫米硅P~+NN~+崩越二极管(Ⅱ)（论文参考文献）
- [1]GaN基毫米波雪崩渡越时间器件研究[D]. 戴扬. 西安电子科技大学, 2017(01)
- [2]8毫米硅连续波崩越二极管[J]. 张文兴,陈水生,金立荣. 固体电子学研究与进展, 1993(03)
- [3]8毫米硅DDR IMPATT器件的实验研究[J]. 杜佳. 成都电讯工程学院学报, 1987(03)
- [4]不同结构的硅崩越二极管雪崩区宽度计算[J]. 金立荣,王茂森. 固体电子学研究与进展, 1983(01)
- [5]3毫米硅P+NN+崩越二极管（Ⅱ）[J]. 王茂森,黄日晖,张文兴,黄志远,乔宝文. 固体电子学研究与进展, 1982(04)
- [6]三毫米硅P+NN+崩越二极管（Ⅰ）[J]. 王茂森,黄日晖,张文兴,金立荣,黄志远. 固体电子学研究与进展, 1982(02)