Fabrication and characterization of planar Gunn diodes for Monolithic Microwave Integrated Circuits.

In the present dissertation, GaAs and GaN Gunn diodes have been investigated with respect to microwave generation in the field of automotive intelligent radar systems.
High quality planar Gunn diodes have been fabricated with two different hot electron injectors: a graded gap injector (GGI) and a novel resonant tunneling injector (RTI). Within the framework of the cooperation project between Forschungzentrum Jülich and Robert Bosch GmbH, GGI GaAs Gunn diodes have been studied and optimized. RF evaluation of their performance up to 110 GHz shows the effectiveness of different graded gap injectors. An estimation of the possible operational modes is given for diodes used as microwave generators at 77 GHz, with application in automotive radar systems. A second hot electron injector, the GaAs/AlAs double barrier resonant tunnelling injector has been proposed and designed. GaAs Gunn diodes with RTI have been successfully fabricated and characterized. RTI Gunn diodes present clear evidence of the injector effectiveness both in DC and RF conditions.
The design, processing and characterization of a novel GaAs Gunn diode based VCO-MMIC^0.1 fulfilled the second objective of this work. A simple and straightforward processing technology makes the proposed microwave generator competitive with cavity oscillators and transistor based MMICs.

Herstellung und Charakterisierung planarer Gunn-Dioden für monolitisch integrierte Mikrowellen-Oszillatoren.

In der vorliegenden Arbeit werden GaAs und GaN Gunn-Dioden für die Mikrowellenerzeugung in der Automobil-Branche untersucht.
Qualitativ hochwertige planare GGI Gunn-Dioden wurden mit zwei verschiedenen hot electron injectors hergestellt: ein graded gap injector (GGI) und ein resonant tunneling injector (RTI). Im Rahmen der Zusammenarbeit des Forschungszentrums Jülich mit der Robert Bosch GmbH erfolgte die Untersuchung und Optimierung von GGI GaAs Gunn-Dioden. Die Beurteilung des RF-Verhaltens bis $110 \thickspace GHz$ zeigt die Effektivität der verschiedenen Graded Gap Injectors. Dargestellt ist eine Abschätzung der möglichen Arbeitsmodi für Dioden, welche als Mikrowellenerzeuger bei $77 \thickspace GHz$ in Radarsystemen in der Automobilbranche Einsatz finden. Ein zweiter neuer hot electron injector, der GaAs/AlAs Doppelbarrieren RTI konnte erfolgreich vorgeschlagen und simuliert werden. GaAs Gunn-Dioden mit RTI wurden hergestellt und charakterisiert. Für beide, DC und RF Bedingungen zeigt die RTI Gunn-Diode deutliche Beweise für die Effektivität des injectors.
Mit dem Entwurf, der Prozessierung und der Charakterisierung eines neuartigen monolitisch integrierten Oszillators (MMIC-VCO), basierend auf einer GaAs Gunn-Diode, wird die zweite Zielsetzung innerhalb dieser Arbeit erfüllt. Durch die einfache und direkte Prozessierungstechnologie ist die hier vorgeschlagene Mikrowellenerzeugung konkurenzfähig zu Hohlraumresonator-Oszillatoren und transistorbasierten MMICs.