Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4069
Das Funktionsprinzip der Gunn-Diode basiert auf dem sog. Gunn-Effekt, dessen Ursprung ein
spezieller Elektronenstreuprozeß im Leitungsband von GaAs ist. Durch die Verwendung eines
Hot Electron Injectors bestehend aus einer linear gegradeten AlGaAs-Barriere und einer
anschließenden Dotierungsspitze wird dieser Streuprozeß verstärkt und somit die Effizienz des
Bauelements gesteigert. Es konnte gezeigt werden, daß durch eine undotierte GaAs-Spacerschicht
zwischen AlGaAs-Barriere und Dotierungsspitze eine ungewollte Diffusion der Dotieratome in
Richtung der AlGaAs-Barriere unterbunden und so die Wirkungsweise des Injektors verbessert
wird.
Die Homogenität und Reproduzierbarkeit des Herstellungsprozesses konnte im Vergleich zu
bestehenden Verfahren durch die Einführung eines Ätzstops bei der Rückdünnung des Substrates
und durch die Verwendung eines Plasma-Ätzprozesses zur Definition der Gunn-Diodenmesa
erhöht werden.
The operation principle of a Gunn diode is based on the so-called Gunn effect which originates
from a particular electron scattering process in the conduction band of GaAs. Using a hot
electron injector consisting of a linearly graded AlGaAs barrier and an adjacent delta doped
layer the scattering process is reinforced and the efficiency of the device is improved. It has been
shown that an undoped GaAs spacer layer between the AlGaAs barrier and the delta doped
layer can prevent the unintentional diffusion of doping atoms towards the AlGaAs barrier and
therefore enhances the effect of the injector .
The homogeneity and reproducibility of the fabrication process has been increased compared
to existing methods by introducing an etch stop layer for the substrate removal and by using a
plasma etching process for the definition of the Gunn diode mesa.
Stock, Jürgen
Herstellung und Charakterisierung von GaAs Gunn-Dioden für Anwendungen bei 77 GHz
III, 137 S., 2003
In dieser Arbeit wurden die Eigenschaften von GaAs Gunn-Dioden mit einem Hot Electron
Injector untersucht, die zur Erzeugung von Mikrowellen z.B. in der Radar- und Aatellitentechnik
oder in intelligenten Steuerungssystemen der Automobilelektronik eingesetzt werden. Zur
Charakterisierung der Dioden wurden verschiedene Meßmethoden verwendet, die eine Analyse
der DC-Kennlinien, des Kleinsignalverhaltens und des Domänenbetriebs in einem Oberwellenoszillator
erlauben. Ferner wurden Reinraumprozesse entwickelt, die sowohl die Herstellung von
Gunn-Diodenchips mit einer integrierten Wärmesenke für die Verwendung in Oszillatoren als
auch die Prozessierung von koplanaren Gunn-Dioden für Kleinsignalmessungen ermöglichen.
In the present thesis the properties of GaAs Gunn diodes with a hot electron injector have been
investigated which are used to generate microwave power e.g. in radar and satellite technology
or in intelligent control systems in the field of automotive electronics. The diodes have been
characterized using different measurement methods which allow the analysis of the DC curves,
the small signal behavior and the second harmonic mode operation in an oscillator. Furthermore
the process technology has been developed to fabricate Gunn diode chips with integrated heat
sink used in oscillators and coplanar Gunn diodes for small signal measurements.
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