GaN基多通道平面Gunn二极管：输出特性与毫米波辐射源的潜力

"这篇研究论文探讨了GaN（氮化镓）基多通道平面Gunn二极管的输出特性增强。作者通过显式数值分析，展示了在多量子阱结构中的Gunn振荡如何实现自我同步，从而显著提升了二极管的输出特性。优化后的性能在三通道Gunn二极管中达到峰值，其射频（RF）输出功率约为6.45毫瓦，直流-射频转换效率在基本频率216.05 GHz下约为2.39%，这比传统的单通道AlGaN / GaN Gunn二极管高出三倍以上。这种氮化镓高电子迁移率晶体管（HEMT）为基础的多通道平面Gunn二极管表现出巨大的潜力，可作为毫米波和太赫兹辐射源的固态组件。" 在本文中，研究人员关注的是GaN基材料的多通道平面Gunn二极管的设计与优化。Gunn二极管是一种半导体器件，利用负微分电阻效应（即Gunn效应）来产生和放大微波信号。通常，Gunn二极管的输出特性受到振荡模式的限制，但通过创建多通道结构，研究者发现这些振荡可以相互同步，这显著提高了二极管的性能。 在多量子阱结构中，每个通道的Gunn振荡通过偶极子域的叠加相互作用，从而增强了整体的输出特性。这种现象表明，通过适当设计和控制通道间的耦合，可以实现更高效、更稳定的振荡。在三通道配置中，二极管的性能达到了最优状态，RF输出功率和转换效率的提升对于微波和太赫兹频段的应用具有重要意义。 太赫兹辐射位于微波和红外光谱之间，具有广泛的应用前景，包括成像、通信和物质检测等。然而，开发高效、紧凑的太赫兹辐射源仍然是一个挑战。GaN基多通道平面Gunn二极管的提出，为解决这一问题提供了新的可能性。由于其固有的高击穿电压、高热导率和良好的耐辐射性能，GaN材料特别适合用于高性能的微波和太赫兹器件。 这篇研究论文详细分析了GaN基多通道平面Gunn二极管的输出特性增强，并通过数值模拟证明了自我同步Gunn振荡的优势。提出的多通道设计不仅提高了二极管的性能指标，而且为未来的固态毫米波和太赫兹辐射源开发开辟了新的途径。这进一步强调了GaN材料在高频电子设备中的应用潜力，特别是对于推动太赫兹技术的发展具有重要的理论和实际意义。