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基于化学气相沉积金刚石衬底的冲击雪崩渡越时间二极管的前景

DOI：10.1007/s11664-018-6821-5 期刊：Journal of Electronic Materials 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 我们提出一种基于化学气相沉积（CVD）金刚石的双漂移区（DDR）碰撞雪崩渡越时间二极管（IMPATT），用于微波应用。以CVD金刚石作为基础衬底材料。通过仿真对该IMPATT进行了直流（DC）、小信号和噪声分析，结果与实验报告相符。在26 GHz至40 GHz频段，基于CVD金刚石的IMPATT相比迄今报道的其他材料具有更优性能。凭借更高直流-射频（RF）转换效率（27.81%）、最高功率密度（6.206×10? W/m2）、最小噪声系数值（-98.22 dBm）以及具有更低品质因数（0.0215）的最佳优化电导-电纳特性曲线等显著优势，该器件有望在未来成为设计师和半导体行业的首选方案。
作者： GIRISH CHANDRA GHIVELA，JOYDEEP SENGUPTA
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研究概述 实验方案

研究目的

提出一种基于化学气相沉积（CVD）金刚石的双漂移区（DDR）碰撞雪崩渡越时间二极管（IMPATT），用于微波应用，其性能优于其他材料。

研究成果

本研究提出的基于化学气相沉积（CVD）金刚石的DDR IMPATT器件，相较于硅、砷化镓和天然金刚石等其他材料，具有更高的直流-射频转换效率、更低的噪声以及更强的功率密度能力。该器件在35.5 GHz频段展现出优异性能，使其在Ka波段应用中具有显著优势。未来工作可聚焦于所提设计方案的实验实现。

研究不足

该研究基于模拟，目前没有关于CVD金刚石基DDR IMPATT的实验结果可供对比。所提设计方案的实验实现需要成熟的制备技术，如扩散、离子注入和分子束外延（MBE）。

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