2020年3月10日，在华盛顿特区的美国海军研究实验室，研究物理学家David Storm和国家研究委员会博士后研究员Tyler Growden带着他们开发氮化镓半导体的分子束外延系统。Storm和Growden在《应用物理快报》上发表了他们关于GaN半导体材料的研究，该材料显示出了高产量和性能，非常适合于高频和大功率电子器件。美国资料来源:Jonathan Steffen海军摄影

　　美国海军研究实验室(U.S. Naval research Laboratory)的研究物理学家戴维·斯特姆(David Storm)和电气工程师泰勒·格劳登(Tyler Growden)开发了一种新的基于氮化镓的电气组件，称为共振隧道二极管(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推广。

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

　　“我们的工作表明，氮化镓sed rtd并不像其他人说的那样慢。“与不同材料的rtd相比，它们在频率和输出功率方面都做得很好。”

　　美国海军研究实验室电子科学与技术部门开发的基于氮化镓的共振隧穿二极管及其性能特征的简化视图。NRL的研究人员预计，这种RTD将使5G以外的技术成为可能，并创建了一种生产收率约90%的工艺。图片来源:NRL，泰勒·格劳登。

　　二极管利用一种称为量子隧穿的现象，使电子能以极快的速度传输。在这种隧穿过程中，电子利用其同时表现为粒子和波的能力，通过移动物理屏障产生电流。

　　Storm和Growden设计的氮化镓二极管可以记录电流输出和开关速度，使需要毫米波区域和太赫兹频率电磁的应用成为可能。这些应用包括通信、网络和传感。

　　该团队开发了一种可重复的工艺，将二极管的产量提高到约90%;以往的典型收益率在20%左右。

　　Storm说，由于需要在原子层面上有尖锐的界面，而且对许多散射和泄漏源都非常敏感，因此实现高当量的操作隧道设备是很困难的。

　　样品制备、均匀生长和每一步的受控制造过程是芯片上二极管令人满意的结果的关键因素。Storm说:“到目前为止，从制造的角度来看，氮化镓很难被使用。”“我不想这么说，但我们的高产量就像从木头上掉下来一样简单，而这很大程度上要归功于我们的设计。”

　　Storm和Growden表示，他们致力于继续改进他们的RTD设计，以提高电流输出，同时不损失电力潜力。他们与俄亥俄州立大学(Ohio State University)、赖特州立大学(Wright State University)的同事以及行业合作伙伴一起完成了这项工作。

　　参考文献:“gan基谐振隧道二极管的优越生长、产量、重复性和开关性能”，作者:Tyler A. Growden, David F. Storm, Evan M. Cornuelle, Elliott R. Brown, Weidong Zhang, Brian P. Downey, Jason A Roussos, Nicholas Cronk, Laura B. Ruppalt, James G. Champlain, Paul R. Berger和David J. Meyer, 2020年3月19日，应用物理通讯。DOI: 10.1063/1.5139219