基于GaN HEMT技术的5G高线性单片集成放大器

基于0.15 μm氮化镓高电子迁移率晶体管技术(GaN HEMT),研制了一款5G毫米波通信用高线性单片集成功率放大器。通过优化材料结构,使器件在较宽的栅压动态范围内具有较为平坦的跨导特性;优化设置电路的静态直流工作点,均衡输出功率和线性等指标要求;采用栅宽比为1:2:3.2的三级放大结构保证了电路的增益和功率指标。芯片的在片测试结果表明,静态直流工作点为最大饱和电流的30%;在漏极电压20 V、脉冲100 μs、占空比10%条件下,在24~28 GHz频率范围内,放大器的小信号增益大于22 dB,饱和输出功率位于40~40.5 dBm范围内,功率附加效率为30%~33%;输出功率回退至34 dBm时,功率附加效率为18%,在26 GHz、双音间隔100 MHz条件下,其三阶交调(IMD3)小于-30 dBc;该单片放大器芯片尺寸小于3.4 mm×3.2 mm。     

9～15GHz GaAs E-PHEMT高性能线性功率放大器

基于0.15 μm GaAs增强型赝配高电子迁移率晶体管(E-PHEMT)工艺,研制了一款用于5G通信和点对点传输的高性能线性功率放大器单片微波集成电路(MMIC).采用栅宽比为1:4.4的两级放大结构保证了电路的增益和功率指标满足要求;基于大信号模型实现了最优输入输出阻抗匹配:采用电磁场仿真技术优化设计的MMIC芯片尺寸为2.5 mm×1.1 mm.芯片的在片测试结果表明,静态直流工作点为最大饱和电流的35％、漏压为5V的条件下,在9 ～15 GHz频率内,MMIC功率放大器小信号增益大于20 dB,1 dB压缩点输出功率不小于27 dBm,功率附加效率不小于35％,功率回退至19 dBm时三阶交调不大于-37 dBc.     

长波双色AlxGa1-xAs/GaAs量子阱红外探测器的研制

介绍了长波双色AlxGa1-xAs/GaAs多量子阱红外探测器单元的设计、制作和测试。器件光敏面面积为300μm×300μm,光吸收峰值波长分别为10.8、11.6μm;采用垂直入射光耦合的工作模式,65K温度2V偏压下,两个多量子阱区的暗电流分别为4.23×10^-6、4.19×10^-6A;黑体探测率分别为1.5×10^9、6.7×10^9cm.Hz^1/2/W;响应率分别为0.063、0.282A/W。GaAs基量子阱红外探测器（QWIP）材料生长和加工工艺成熟、大面积均匀性好、成本低、不同波段之间的光学串音小,使得AlGaAs/GaAsQWIP在制作多色大面阵方面具有明显的优势。     

中波-长波双色量子阱红外探测器

采用n型掺杂的AlGaAs/GaAs和AlGaAs/InGaA多量子阱材料,基于MOCVD外延生长技术,利用成熟的GaAs集成电路加工工艺,设计并制作了不同结构的中波-长波双色量子阱红外探测器(QWIP)器件,器件采用正面入射二维光栅耦合,光栅周期设计为4μm,宽度2μm;对制作的500μm×500μm大面积双色QWIP单元器件暗电流、响应光谱、探测率进行了测试和分析。在-3V偏压、77K温度和300K背景温度下长波(LWIR)和中波(MWIR)QWIP的暗电流密度分别为0.6、0.02mA/cm2;-3V偏压、80K温度下MWIR和LWIR QWIP的响应光谱峰值波长分别为5.2、7.8μm;在2V偏压、65K温度下,LWIR和MWIR QWIP的峰值探测率分别为1.4×1011、6×1010cm.Hz1/2/W。     

基于环形谐振腔的双波长半导体激光器的研制

由于半导体环形激光器器件尺寸不再受解理面的限制,结构简单紧凑,容易集成,近年来成为集成光源领域的研究热点之一。采用MOCVD系统外延生长InAlGaAs多量子阱激光器材料,利用BCl3,Cl2和Ar刻蚀气体的ICP干法刻蚀技术和PECVD介质钝化工艺,研制了基于环形谐振腔的双波长半导体激光器样品,实现了激光光源的单片集成。该激光器由两个半径分别为200和205μm的环形谐振腔和一条脊宽为3.4μm的直波导耦合构成,两者之间的耦合间距为1.0μm,当两个环形激光器的注入电流分别为50.12和50.22 mA时,对应的激射波长为1 543.12和1 545.64 nm。改变激光器的注入电流,可调节峰值波长与波长间隔。     

AlGaAs/GaAs多量子阱红外探测器暗电流特性

介绍了AlGaAs/GaAs多量子阱红外探测器(QWIP)暗电流与噪声的关系和降低暗电流的途径:基于湿法化学腐蚀工艺制作了300μm×300μm台面单元器件,并用变温液氦杜瓦测试系统在不同温度下对红外探测器暗电流进行了测试并分析.在温度小于40 K时,随着温度的改变暗电流没有明显的变化;当温度大于40 K时,暗电流随着温度的升高迅速变大,正、负偏压下QWIP暗电流具有不对称特性.     

L波段5W InGaP/GaAsHBT功率放大器

InGaP/GaAs HBT具有功率密度大、线性好和阈值电压一致性好等而广泛应用于无线通信终端放大器,本文基于自主HBT工艺技术,借助GaAs MMIC和辅助PCB板外匹配架构,通过选择合适的器件尺寸和偏置条件以及匹配结构,实现高性能的终端放大器。在VCC=5 V,ICC=300 mA下,频率1 59-1 62 GHz范围内,小信号增益大于39dB,输出功率大于38 dBm,附加效率大于55%,1d B压缩功率大于37dBm,1 dB压缩功率下的效率大于50%;采用PI/4QPSK调制信号,频率间隔21 6kHz和滤波器滚降系数0.35,在调制输出功率为36dBm下,其EVM指标小于5%,第一临道抑制比小于-27dBc。该放大器可应用于通信等领域。     

基于InGaAs/InP SHBT技术的10 Gb/s单片跨阻放大器研究

介绍了采用传统的三台面工艺,利用湿法选择腐蚀形成发射极.基极自对准的InGaAs/InP单异质结双极性晶体管(SHBT)技术实现传输速率为10 Gb/s跨阻放大器.其中SHBT获得了在Ic=10 mA,Vce=2 V时,fT和fmax分别为60、75 GHz,电流密度为100 kA/cm2,击穿电压大于3 V;跨阻放大器的跨阻增益为58 dBΩ,灵敏度为-23 dBm,3 dB带宽为8.2 GHz.该单片跨阻放大器可广泛应用于光纤通信.     

长波双色Al_xGa_(1-x)As/GaAs量子阱红外探测器的研制

介绍了长波双色AlxGa1-xAs/GaAs多量子阱红外探测器单元的设计、制作和测试。器件光敏面面积为300μm×300μm,光吸收峰值波长分别为10.8、11.6μm;采用垂直入射光耦合的工作模式,65K温度2V偏压下,两个多量子阱区的暗电流分别为4.23×10-6、4.19×10-6A;黑体探测率分别为1.5×109、6.7×109cm.Hz1/2/W;响应率分别为0.063、0.282A/W。GaAs基量子阱红外探测器(QWIP)材料生长和加工工艺成熟、大面积均匀性好、成本低、不同波段之间的光学串音小,使得AlGaAs/GaAsQWIP在制作多色大面阵方面具有明显的优势。