美国海军研究人员创造了超越5G性能的电子二极管

时间：2022-04-17 10:25:05 来源：

2020年3月10日，研究物理学家戴维·斯托姆（David Storm）和美国国家研究委员会博士后研究员泰勒·格罗登（Tyler Growden）在美国海军研究实验室工作，他们的分子束外延系统开发了华盛顿特区的氮化镓基（GaN）半导体。Storm和Growden在GaN半导体材料上发表了他们的研究，在《应用物理快报》中显示了高产量和高性能，非常适合高频和高功率电子设备。我们。

研究物理学家戴维·斯托姆（David Storm）和电气工程师泰勒·格劳登（Tyler Growden）与美国海军研究实验室共同开发了一种新的基于氮化镓的电子元件，称为共振隧穿二极管（RTD），其性能超过了5G的预期速度。

第五代网络技术现在刚刚开始在美国范围内推广。

Storm and Growden的电子元件二极管研究发现于2020年3月19日发表在学术期刊《应用物理快报》上。

Growden说：“我们的工作表明，氮化镓基RTD并非固有地慢，如其他人所建议的那样。”“它们在频率和输出功率上与不同材料的RTD相当好。”

由美国海军研究实验室的电子科学与技术部门开发的基于氮化镓的谐振隧穿二极管的简化视图及其性能特征。NRL研究人员预计，这种RTD将使5G以外的技术成为现实，并创造出可实现约90％的制造良率的工艺。

二极管使电子的极快传输能够利用称为量子隧穿的现象。在这种隧穿中，电子通过移动穿过物理壁垒而产生电流，从而利用了它们既充当粒子又充当波的能力。

Storm and Growden针对氮化镓基二极管的设计显示了创纪录的电流输出和开关速度，从而使应用需要毫米波范围内的电磁波和太赫兹频率。这样的应用程序可以包括通信，联网和传感。

该团队开发了一种可重复的工艺，以将二极管的产率提高到大约90％。以前的典型收益率范围约为20％。

Storm说，要获得高效率的可操作隧道装置可能很困难，因为它们需要原子级的清晰界面，并且对许多散射和泄漏源非常敏感。

样品制备，均匀的生长以及每个步骤的受控制造过程是使二极管在芯片上获得令人满意的结果的关键因素
。“到目前为止，从制造的角度来看，氮化镓很难加工。” Storm说。“我讨厌这么说，但是我们的高产量就像从原木上掉下来一样简单，而且很多是由于我们的设计。”

Storm and Growden表示，他们致力于继续完善其RTD设计，以改善电流输出而又不损失电源潜力。他们与俄亥俄州立大学，怀特州立大学的同事以及行业合作伙伴一起进行了工作。

参考：Tyler A. Growden，David F. Storm，Evan M. Cornuelle，Elliott R. Brown，Weidong Zhang，Brian P. Downey和Jason A：“基于GaN的谐振隧穿二极管中的卓越生长，良率，可重复性和开关性能” Roussos，Nicholas Cronk，Laura B.Ruppalt，James G.Champlain，Paul R.Berger和David J.Meyer，2020年3月19日，应用物理学快报.DOI：
10.1063/1.5139219

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