A performance-enhanced planar schottky diode for terahertz applications:An electromagnetic modeling approach

Milimetre altı tayfı olarak da bilinen terahertz (THz) tayfı, elektromanyetik bantın mikrodalga ile kızılötesi/görünür bölgeleri arasında bulunan ve ITU tarafından 0.3 THz ve 3 THz arasındaki frekansları kapsayacak şekilde tanımlanmış bir frekans bölgesidir. Fakat mikrodalga ve kızılötesi/görünür bölgelere nazaran "THz bölgesi" detaylı olarak incelenmiş bir bölge değildir ve ancak son yıllarda yoğun olarak bilimsel ilgi görmeye başlamıştır. Dolayısıyla, THz tabanlı elektromanyetik araştırmalar günümüzde bir bilimsel devrim altında bulunmakta ve biyotıp, sensörler ve iletişim gibi birçok sektörde kullanım için geliştirilmektedir. Hali hazırda kullanılan algı sistemlerinin en hızlısı olan Schottky diyodu, THz-bazlı iletişim alıcıları için umut verici bir parçadır. Ancak Schottky diyotlarının verimi, THz frekanslarında bulunan parazitik elemanlar tarafından sınırlandırılmaktadır. Bu parazitik parçaların etkilerinin azaltılması konusunda son yıllarda yoğun ilgi gören bir araştırma konusudur. Bu çalışmada yüksek frekanslı yapısal simülatör (high frequency structural simülatör, HFSS) yardımı ile elektromanyetik modelleme yapılarak Schottky diyot yapılarının analizi için sistematik bir yaklaşım geliştirilmiştir. 3-boyutlu EM modelleme sonucu alınan S-parametreleri Microwave Office ortamına alınarak tüm parazitik elemanlar (dirençler ve kapasitanslar) toplu eşdeğer devre modelinden çıkarılmıştır. Bu yöntem kullanılarak bir diyot üzerindeki geometrik tasarım parametrelerinin diyot performansına yaptığı etki görülüp, optimal diyot tasarımları elde edilmektedir. Bahsedilen yöntem ile shunt kapasitansı ve seri direncini minimuma indirecek iki tasarım konsepti öne sürmekteyiz. Öne sürülen tasarım, referans olarak kullanılan standart bir diyoda nazaran dört kat daha yüksek bir kesim frekansı göstermektedir. Kullanılan yöntem, sadece diyot optimizasyonu ile sınırlı olmayıp, yüksek frekanslı çapraz konuşma gürültüsünün azaltılmasının önemli olduğu tüm entegre yüzeysel cihazlar için de kullanılabilmektedir.