GaN Schottky diodes for THz generation

Diode Schottky GaN pour la génération THz La science térahertz a de nombreux domaines d'applications, tels que l'astronomie, la sécurité, l'analyse biomédicale et les télécommunications sans fil. Cependant, l'application de la technologie THz a été entravée par le manque de sources térahertz adaptées, fiables, compactes et rentables. Bien qu'il existe de nombreuses façons de générer un signal aux fréquences THz, bon nombre de ces sources souffrent de plusieurs inconvénients et limitations, tels qu'une puissance de sortie limitée, le besoin de températures cryogéniques pour fonctionner, une taille excessive, une complexité et un coût prohibitif. Parmi les sources THz actuelles, un type de technologie à semi-conducteurs se distingue : le multiplicateur de fréquence. L'état de l'art actuel de la technologie des multiplicateurs de fréquence est détenu par les multiplicateurs de fréquence à diodes GaAs Schottky. Il s'agit d'une technologie bien connue, qui a été utilisée avec succès, mais comme les exigences de fréquence de sortie deviennent de plus en plus élevées, elle est face, à présent, à un goulot d'étranglement dû aux limitations physiques intrinsèques du GaAs en termes de tension de claquage et de conductivité thermique, qui affectent la puissance de sortie du multiplicateur de fréquence. Le GaN, grâce à son champ de claquage plus élevé et à sa conductivité thermique plus élevée, peut en théorie offrir des capacités de tenu à la puissance de pompe plus élevées pour les multiplicateurs de fréquence par rapport au GaAs. Ces capacités peuvent conduire à des conceptions simplifiées de multiplicateurs de fréquence, par rapport à l'état de l'art des multiplicateurs de fréquence GaAs. En théorie, huit diodes GaAs sont nécessaires pour un doubleur de 200 GHz avec une puissance d'entrée de 150 mW, tandis qu'une diode GaN avec une surface d'anode similaire est capable de gérer cette puissance de pompe en entrée.Dans cette thèse, des diodes GaN Schottky quasi-verticales sont fabriquées et caractérisées, afin d'étudier leurs paramètres et performances pour des applications de multiplication de fréquence. Le procédé de fabrication est réalisé sur trois types différents d'épitaxie GaN : GaN sur saphir, GaN sur Si et GaN sur SiC. Les diodes sont fabriquées avec une structure en pont d'air pour réduire les composants parasites à haute fréquence.