近日，南京电子器件研究地点太赫兹固态技能范畴取患上冲破性进展，乐成研制出基在氮化镓（GaN）太赫兹单片集成电路技能的高机能340GHz倍频链，为高效孕育发生太赫兹频段年夜功率旌旗灯号提供了新方案。相干结果以“A 340-GHz frequency multiplier chain based on GaN monolithic integrated circuit technology”为题发表在《Infrared Physics and Technology》（https://doi.org/10.1016/j.infra三木SEO-red.2025.106091），郑艺媛博士、张凯博士为论文通信作者。
太赫兹波具备频带宽、穿透性强、安全性高、标的目的性好等上风，被视为将来无线通讯与多维感知的焦点技能，特别是340GHz频段，于超高速数据传输、高分辩率成像及遥感监测等范畴揭示出巨年夜潜力。然而，340GHz频段旌旗灯号的孕育发生面对严重的技能挑战，受限在半导体质料的物理特征以和太赫兹频段的传输损耗，太赫兹固态源输出功率极低，制约了相干运用的进一步成长。宽禁带半导体质料GaN击穿电场强度高，比拟砷化镓（GaAs）具备更强的功率承载能力，为年夜功率太赫兹固态源的实现带来可能。
本研究采用GaN太赫兹单片集成电路技能，联合多阳极GaN SBD阵列拓扑与高热导率碳化硅（SiC）衬底质料，实现高耐功率加强型散热布局，提高器件功率承载能力的同时年夜幅降低管芯区域热堆集，并经由过程单片集成工艺有用防止分立二极管的装置偏差，晋升太赫兹倍频器的机能和靠得住性。研究同时提出新的偏置电路，可实现对于倍频SBD事情点的调治以得到最优的倍频效率，进而提高倍频输出功率。
本研究340GHz倍频链由170GHz及340GHz两级GaN倍频器构成，可同时撑持170GHz及340GHz两个频段的运用需求。试验测患上170GHz倍频器持续波输出功率到达411mW，340GHz倍频器持续波输出功率到达82.2mW，320-350GHz持续波输出功率跨越50mW，为今朝国际报导的最高值，该冲破为解决太赫兹频段年夜功率旌旗灯号孕育发生这一焦点难题提供了新路径，对于鞭策新一代高速无线通讯、高分辩率成像及遥感等范畴的成长具备主要意义。
图1 340GHz GaN倍频链和实测成果
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