温度对亚微米AlGaN/GaN基 Gunn 二极管的太赫兹频率影响

本文研究了温度对亚微米AlGaN/GaN基 Gunn 整流二极管在太赫兹频率下的影响，主要关注于采用三步梯度铝成分的氮化镓作为热电子发射器的宽禁带半导体技术。研究团队通过对 wurtzite 结构的AlGaN/GaN Gunn二极管进行数值模拟，利用改进的氮化镓负差动迁移模型来深入理解这种器件在不同温度条件下的行为。 当温度上升时，研究发现 Gunn 整流二极管的工作模式逐渐从偶极子域模式转向积累模式。这种模式转换的关键因素是发射器（即三步梯度Al成分的AlGaN）的长度。在300-400开尔文（K）这个范围内，0.6微米和0.4微米的Gunn二极管通常会产生偶极子域模式的振荡，对应的基频分别为332-352吉赫兹（GHz）和488-508 GHz。在这个温度区间，直流/射频转换效率约为2%-3%，输出功率密度在10^9-10^10瓦特每平方厘米（W/cm³）。 随着温度进一步升高，二极管进入积累模式的振荡状态，这可能导致更高的频率响应和不同的性能特性。这一结果对于设计能够在高温环境下稳定工作的太赫兹源具有重要意义，因为太赫兹技术在通信、成像和材料科学等领域有广泛应用，而温度稳定性是提高设备可靠性和效能的关键因素。 研究者通过这一实验，不仅揭示了温度对AlGaN/GaN基 Gunn 整流二极管性能的影响机制，还提供了优化器件设计和选择合适工作温度的指导，有助于推动太赫兹技术的实际应用和进一步发展。此外，这项研究也为其他基于宽禁带半导体的高频电子器件设计提供了宝贵的经验和理论支持。