Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2023 - zeszyt 5

Physical Modelling of the Quantum Well Asymmetric Spacer Tunnel Layer Diodes for High Frequency Applications

Fizyczne modelowanie diod z asymetryczną warstwą tunelu dystansowego studni kwantowej dp zastosowań o wysokiej częstotliwości

10.15199/48.2023.05.26

nr katalogowy: 143215
10.15199/48.2023.05.26

Streszczenie

A complete description of physical models of the novel Quantum Well Asymmetric Spacer Tunnel Layer Diodes (QW-ASPATs) is simulated and compared to the standard GaAs/AlAs and InGaAs/AlAs ASPAT diodes in this work. The design and analysis of the both standard and new QW-ASPAT diodes have been investigated using numerical modeling in SILVACO ATLAS software. The impact of different structures design on crucial parameters, the junction resistance (Rj), curvature coefficient (Kv), junction capacitance (Cj), and series resistance (Rs) at zero bias detection were evaluated using a created SILVACO model. The effects of changing the AlAs barrier and quantum well layer thicknesses were carefully studied. The mesa size area of the ASPAT devices was taken into consideration and its effects to the DC and RF characteristics at zero bias voltage supply. The introduction of the well layer for the InxGa1-xAs structure to the barrier layer, allowed an increase in the (Kv) while maintaining a low of the (Rj). So, the QW-ASPAT devices were proposed and compared with the standard ASPAT diodes. It was found that the extracted (Kv) is increased from 13V-1 to 32.5V-1 for GaAs structure and from 12.6V-1 to 33V-1 for In0.53Ga0.47As ASPAT at zero bias. Also, the cut off frequencies of a mesa size 4×4 μm2 QW-ASPATs is reported about 143GHz and 303GHz for both proposed QW-ASPAT structures respectively. This work is presented to assist researchers working on ASPAT devices, including helpful predictions for optimum design parameters in order to maximize the performance of microwave devices used in the implantable medical applications.

Abstract

W niniejszej pracy przeprowadzono symulację pełnego opisu modeli fizycznych nowatorskich diod kwantowo-dołkowo- asymetrycznych z przekładką tunelową (QW-ASPAT) i porównano je z konwencjonalnymi diodami GaAs/AlAs i InGaAs/AlAs ASPAT. W niniejszej pracy zbadano konstrukcję i analizę diod ASPAT wykorzystaniem modelowania numerycznego w programie SILVACO ATLAS. Za pomocą stworzonego modelu SILVACO oceniono wpływ różnych projektów konstrukcji na cztery kluczowe parametry: rezystancję złącza (Rj), współczynnik krzywizny (Kv), pojemność złącza (Cj) i rezystancję szeregową (Rs) przy detekcji zerowej polaryzacji. Skutki zmiany bariery AlAs i grubości warstw studni kwantowej zostały dokładnie zbadane. Uwzględniono wielkość obszaru mesy urządzeń ASPAT i jej wpływ na charakterystyki DC i RF przy zerowym napięciu zasilania. Wprowadzenie warstwy zagłębienia dla struktury InGaAs do warstwy barierowej umożliwiło wzrost Kv przy jednoczesnym utrzymaniu niskiego (Rj). Zaproponowano więc urządzenia QW-ASPAT i porównano je ze standardowymi diodami ASPAT. Stwierdzono, że wyekstrahowany (Kv) wzrasta z 13V-1 do 32,5V-1 dla struktury GaAs oraz z 12,6V-1 do 33V-1 dla In0,53Ga0,47As ASPAT przy zerowej polaryzacji. Również częstotliwości odcięcia QW-ASPAT o rozmiarze mesy 4x4 μm2 są zgłaszane odpowiednio na około 143GHz 303GHz dla obu struktur. Niniejsza praca ma pomóc naukowcom pracującym nad urządzeniami ASPAT, w tym pomocne prognozy dotyczące optymalnych parametrów projektowych w celu maksymalizacji wydajności urządzeń mikrofalowych stosowanych w implantowanych zastosowaniach medycznych.

Słowa kluczowe

Keywords

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2023-5 , nr katalogowy 143215 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2023-5 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	70.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2023-5

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma