无线能量传输（WPT）系统作为一种新型的供电方式,突破了传统传输线的限制,能够解决复杂场景的供电问题,并且能够为IOT时代下数以亿计的传感器节点提供更加清洁和成本低廉的能源,成为研究的热点。随着整流天线技术的发展,中高输入功率场景下工作的WPT系统效率得到大幅的提升,然而在低输入功率工作场景下的WPT系统受到核心整流器件的限制,效率提升甚微。有鉴于此,本课题以提升2.45 GHz工作频率下的低输入功率WPT系统的转换效率为背景,针对系统中的核心整流元件从材料和器件结构两个方面入手进行优化设计,提出了两种适合低输入功率整流的肖特基二极管结构。本文的研究工作如下:1、低输入功率整流用肖特基二极管转换效率影响因素分析:通过对低输入功率下转换效率公式的推导和ADS整流电路对SPICE参数的扫描分析,得到了适合低输入功率整流的各SPICE参数范围。结果表明:对转换效率影响较大的SPICE参数为结电阻、结电容和串联电阻,击穿电压在大于3 V的情况下基本上不会对低输入功率整流转换效率产生影响。为后续的器件设计环节提供了优化方向指导。2、低输入功率整流用肖特基二极管优化设计:基于对影响肖特基二极管转换效率的SPICE参数的分析,论文提出了两种新型肖特基二极管的优化设计方案。在肖特基二极管的优化设计环节,使用k.p微扰理论和第一性原理仿真对Ge和Ge1-xSnx各晶向的能带结构参数和电子有效质量进行了提取,从晶向优化和能带调制两个思路出发降低器件结电阻,提出了W/＜100＞Ge/Ge0.92Sn0.08和W/Ge0.88Sn0.12两个基础肖特基结设计。之后对Ge1-xSnx中Sn含量对其禁带宽度和迁移率的影响进行了确定,利用Ge Sn材料的高迁移率特性实现降低串联电阻的目的。在Ge Sn材料高迁移率的基础上,还创新性地引入Sn组分渐变掺杂Ge1-xSnx层结构,该结构通过Sn组分渐变导致能带的弯曲,进而形成加速电场达到加速电子输运的目的,最终形成了W/Ge1-xSnx（8%＜x＜12%）和W/＜100＞Ge/Ge1-xSnx（8%＜x＜12%）这两种完整设计方案。3、低输入功率整流用肖特基二极管联合仿真:针对提出的两种肖特基二极管设计方案,论文使用Silvaco和ADS联合仿真的方法,最终完成了两款肖特基二极管的器件参数确定和转换效率仿真工作。在经过输入阻抗匹配之后,使用两个新型肖特基二极管的整流电路转换效率在-20 d Bm输入功率处分别达到了42%和42.5%,同等情况下,利用传统Ge基肖特基二极管的整流电路转换效率仅为3%,说明我们的整流器件设计工作达到了提高低输入功率整流转换效率的目的。综上所述,本文为提高低输入功率WPT系统的转换效率,从核心整流器件的角度提出优化方案,为WPT系统优化提供了来自器件物理底层的优化思路。