掺杂n+GaAs的热电式MEMS微波功率传感器在Ka波段的研究

本文主要通过理论设计和性能测试,研究了热电堆的半导体臂n+GaAs的掺杂浓度对热电式MEMS微波功率传感器在Ka波段工作性能的影响.该类传感器基于微波功率-热-电转换原理工作,其中热电堆是由半导体臂n+GaAs和金属臂Au构成.通过建立理论分析模型,探究了灵敏度、信噪比与掺杂浓度之间的关系,以指导传感器的结构设计,并基于GaAs MMIC工艺制备了四种n+GaAs掺杂浓度下MEMS微波功率传感器.实验结果表明:当n+GaAs掺杂浓度分别为2.4×1018 cm-3、8.5×1017 cm-3、3.2×1017 cm-3和1.9×1017 cm-3时,测量的灵敏度在30 GHz分别为15.21μV/mW、17.86μV/mW、74.36μV/mW和142.34μV/mW,而其在38 GHz分别为10.91μV/mW、17.88μV/mW、48.94μV/mW和98.59μV/mW,该结果表明灵敏度随掺杂浓度增大而减小;信噪比在30 GHz分别为8.58×105 W-1、6.13×105 W-1、1.38×106 W-1和2.08×106 W-1,而其在38 GHz分别为6.44×105 W-1、6.13×105 W-1、1.11×106 W-1和1.47×106 W-1,该结果表明信噪比随掺杂浓度的增大先减小再增大.