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基于极性和非极性取向纤锌矿GaN的Ni/GaN肖特基势垒IMPATT二极管在太赫兹应用中的噪声特性

DOI：10.1016/j.spmi.2020.106405 期刊：Superlattices and Microstructures 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 本文通过数值模拟研究了基于极性和非极性取向纤锌矿GaN的Ni/GaN肖特基势垒碰撞电离雪崩渡越时间（IMPATT）二极管的噪声性能。结果表明，非极性IMPATT二极管展现出对应低噪声系数（NM）的更宽高频段范围。当J0分别为1 kA/cm2、10 kA/cm2和100 kA/cm2时，与非极性器件相比，极性IMPATT二极管的低噪声频段上限分别从159.2 GHz提升至184.3 GHz、183.4 GHz提升至245.7 GHz以及212.2 GHz提升至285.6 GHz。分析证实该机制源于非极性取向纤锌矿GaN中负微分迁移率（NDM）特性的优异表现。特别值得注意的是，非极性器件在噪声与射频功率性能的协同性方面仍具优势，能显著提升太赫兹频段IMPATT二极管的稳定性。
作者： Xiao-Yu Zhang，Lin-An Yang，Yao Ma，Yu-Chen Liu，Wen-Lu Yang，Xiao-Hua Ma，Yue Hao
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

基于极性和非极性取向纤锌矿氮化镓的镍/氮化镓肖特基势垒IMPATT二极管噪声性能研究（面向太赫兹应用）

研究成果

与非极性二极管相比，非极性IMPATT二极管凭借纤锌矿氮化镓非极性取向中负微分迁移率（NDM）特性的优异性能，在最佳噪声性能方面展现出更宽且更高的工作频段。该非极性二极管在更高频率下能更好地平衡噪声与射频功率性能，显著提升了IMPATT二极管在太赫兹频段的稳定性和可调谐能力。

研究不足

该研究基于数值模拟，未包含实验验证。为便于分析，模拟中忽略了缺陷和提前击穿的影响，这可能导致与实际情况相比结果的准确性受到影响。

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