[发明专利]一种基于SiC载流子寿命调控的贴片式全固态高功率微波源

说明书

本发明涉及半导体器件技术领域，公开了一种基于SiC载流子寿命调控的贴片式全固态高功率微波源，包括半导体晶圆片，晶圆片上集成有光导开关和平面辐射天线，通过将SiC光导开关和平面辐射天线集成在同一SiC晶圆上，而且辐射天线为采用离子注入等工艺基于半绝缘SiC材料制作而成，可实现一个高功率微波源单元为贴片式结构，通过触发激光的皮秒同步，并能实现多个高功率微波源单元的功率合成，基于SiC半导体材料高功率容量的优点，可实现单个贴片式结构的高功率微波源单元输出微波功率达到MW量级，具有极大的推广价值和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种基于SiC载流子寿命调控的贴片式全固态高功率微波源。

背景技术

高功率微波具有高光速攻击、波束覆盖面积大、瞬间起效、大弹仓、全天候、隐蔽性强等特点，将是改变未来战争形态的新型颠覆性装备。随着相关技术的不断进步，对高功率微波源提出了更高要求——固态化、紧凑轻量化、高重复频率、长使用寿命和良好的环境适应性。

与传统基于相对论真空电子学的高功率微波产生技术相比，GaAs、GaN、 SiC等固态器件在频率上可实现宽频带覆盖、在脉宽上具备数ns至ms量级脉冲输出能力、在重频上可达到百kHz至MHz量级、在相位上具备数字相位控制与波束扫描能力；同时，利用前级激励源信号可灵活设置的优势，能根据目标特性，对脉冲或频率进行更为灵活的组合或扫描，从而有效提高系统应用效果和范围；此外，功率合成阵面各组件相对独立，少数组件的功能故障对整个合成阵面主要技术指标影响不大，从而具备一定故障弱化功能。因此，基于固体器件并利用功率合成产生高功率微波的技术途径优势明显。但是，由于GaAs、GaN 等固态微波器件输出功率有限，通常采用多级级联放大形式以产生数十kW级输出功率，这种设计将导致整个系统结构复杂、体积庞大、成本较高。因此，需要进一步提升单个固态微波功率器件输出功率，降低系统复杂度和体积重量。

与基于GaAs、GaN等微波器件的固态高功率微波源相比，基于SiC载流子寿命调控的高功率微波源是一种实现高功率微波输出的全新技术途径。

因此，半导体器件技术领域亟需一种输出功率高、结构简单、体积小巧、成本较低的微波源。

发明内容

本发明克服了现有技术的缺陷，提供一种输出功率高、结构简单、体积小巧、成本较低的微波源。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于SiC载流子寿命调控的贴片式全固态高功率微波源，包括半导体晶圆片，所述晶圆片上集成有光导开关和平面辐射天线，所述晶圆片由SiC制成。

进一步的，所述晶圆片中SiC载流子的寿命通过材料生长工艺或辐照、退火实现调控。

进一步的，所述光导开关包括第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别位于晶圆片两侧面且位置相对。

进一步的，所述第一电极为圆盘状或圆环状，所述第二电极为中部可供激光脉冲穿过的圆环状。

进一步的，所述第一电极和/或第二电极制作前生长高掺杂n⁺-GaN层。

进一步的，所述平面辐射天线包括第一金属片和第二金属片，所述第一金属片位于第一电极所在的侧面，所述第二金属片位于第二电极所在的侧面。

进一步的，所述第一金属片通过连接导线与第一电极电性相连，所述第二金属片通过陶瓷电容与第二电极电性相连。

进一步的，所述第一金属片和第二金属片均呈弯弧状，所述第一金属片和第二金属片的弯弧延伸方向相背。

进一步的，所述第一金属片和第二金属片的宽度随着与光导开关距离的增加而增大。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：