GaN IMPATTダイオードを用いた新規テラヘルツ光源の開発

使用 GaN IMPATT 二极管开发新型太赫兹光源

• 批准号: 22KJ1582
• 负责人: 川崎 晟也
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1582/
• 关键词: GaN; IMPATTダイオード; マイクロ波発振

マイクロ波帯で動作するGaN IMPATTダイオードの高性能化に向けて今期はデバイス作製プロセスの改善および、デバイス構造の改善に取り組んだ。デバイス作製プロセスについては、主にGaN結晶成長条件、p型GaNへの接触抵抗の低減を試みた。MOVPE法による、GaNの結晶成長条件を検討し、10 nm/min程度の低成長レートで薄膜GaNの精密な膜厚制御を可能とし、高周波発振に向けた薄膜GaNデバイス層の成長へは一定の目途がついた。また、p型GaNに対する抵抗性接触電極材料として従来のNi系電極から新規にPd系電極を検討し、その接触比抵抗を従来の半分程度にまで低減し、10-4 Ωcm2台と他の機関と比較しても遜色ない優れた接触比抵抗が実現できた。デバイス構造については、れまで、単純なp+-n-n+構造としていたところを、接合界面に高濃度n型層を挟んだp+-n+-n-n+構造を検討した。その結果、従来よりも低電圧での駆動に成功し、発振動作に必要な入力電力を約半減した。また、従来よりも高出力での動作に成功した。これらの検討結果を用いて、マイクロ波帯GaN IMPATTダイオードを作製した結果、周波数は最高で21 GHz (従来比約2倍), 出力は最大で8 W (従来比約10倍)が得られ、世界で初めてGaN IMPATTダイオードのワット級動作を実現した。また、高周波化に合わせて、空洞共振器を新たに設計し、それに付随する導波管、同軸変換アダプタを整備し、34 GHz帯までの発振測定を可能とした。加えて、先行してスペクトラムアナライザに取り付けるミキサを用意し、Wバンド（～100 GHz）までの測定系を整備した。

マイクロ波帯でactionするGaN IMPATT's high-performance high-performance products are produced by high-performance products, and the improved structure of IMPATT is made by the team.デバイス プロセスについては, main GaN crystal growth conditions, p-type GaN への contact resistance reduction test みた. MOVPE method, GaN crystal growth conditions, 10 It is possible to control the thickness of thin film GaN with low nanometer/min level, and it is possible to control the thickness of thin film with high frequency.また、p-type GaN に対するResistant contact electrode material として従来のNi-based electrode からNew regulation にPd-based electrode を検し, そのContact ratio resistance を従来のhalf-degree にまでReduceし, 10-4 Ωcm2台とhis mechanismとComparativeしても inferiorない优れたcontact than resistanceが実 Presentできた.デバイスstructure については、れまで、単正なp+-n-n+structure としていたところを、The bonding interface is a high-concentration n-type layer with a p+-n+-n-n+ structure. As a result, the low-voltage operation was successful, and the vibration operation was necessary and the input power was reduced by about half.また, 従来よりもHigh-effort action, にした. The result of the research was produced by using GaN IMPATT and the マイイクロwave band GaN IMPATT, the frequency is up to 21 GHz (approximately 2 times the conventional ratio), the maximum output is 8 W (Approximately 10 times the ratio) が得られ、世で初めてGaN IMPATTダイオードのワット-level action を実成した.また, high-frequency fusion, new cavity resonator design, それにsubsequent waveguide, coaxial replacement アダプタを maintenance, 34 GHz band vibration measurement is possible. Add えて, advance してスペクトラムアナライザにtake りpay けるミキサを意し, Wバンド (～100 GHz) The measurement system is under maintenance.

项目成果

GaN IMPATT diode with pulsed watt-class microwave oscillation

具有脉冲瓦特级微波振荡的 GaN IMPATT 二极管

• 发表时间: 2022
• 作者: Koki Nakatsu;Akimitsu Okamoto;Gosuke Hayashi;Hiroshi Murakami;川崎晟也;Seiya Kawasaki
• 通讯作者: Seiya Kawasaki

マイクロ波帯Hi Lo型GaN IMPATTダイオードの設計および作製

微波频段Hi Lo型GaN IMPATT二极管的设计与制作

• 发表时间: 2023
• 作者: 川崎 晟也;隈部 岳瑠;出来 真斗;渡邉 浩崇;田中 敦之;本田 善央;新井 学;天野 浩
• 通讯作者: 天野 浩