Ka波段AlGaN/GaN HEMT栅结构仿真研究

为了研究适合Ka波段AlGaN/GaN HEMT的栅结构尺寸,借助二维器件仿真软件Silvaco Atlas,在完善仿真模型的基础上研究了Γ型栅各部分对AlGaN/GaN HEMT特性的影响,包括栅长与短沟道效应的关系、栅与沟道距离对短沟道效应和饱和漏电流的影响,以及栅金属厚度对fmax,栅场板对fT、fmax和内部电场的影响。根据典型器件结构和材料参数的仿真表明,为了提高频率并减轻短沟道效应,栅长应取0.15～0.25μm;减小栅与沟道的距离可略微改善短沟道效应,但会明显降低器件的饱和漏电流,综合考虑栅调制能力、饱和漏电流、短沟道效应三个方面,栅与沟道距离应取10～20nm;为了提高fmax,栅金属厚度应大于0.4μm;缩小栅场板长度可有效提高器件的频率,兼顾Ka波段应用和提高击穿电压,栅场板长度应在0.3～0.4μm左右。仿真得出的器件性能随结构参数的变化趋势以及尺寸数据对于Ka波段AlGaN/GaN HEMT的研究具有参考意义。     

Ka波段AlGaN/GaN HEMT的研制

为了提高AlGaN/GaN HEMT的频率,采用了缩小源漏间距、优化栅结构和外围结构等措施设计了器件结构,并基于国内的GaN外延片和工艺完成了器件制备.测试表明所研制的AlGaN/GaN HEMT可以满足Ka波段应用.其中2×75μm栅宽AlGaN/GaN HEMT在30V漏压下的截止频率为32GHz,最大振荡频率为1...     

Ka波段GaN单片低噪声放大器研制

报道了Ka波段GaN自偏压低噪声三级放大电路的研制结果。在高Al含量的AlGaN/GaN HEMT外延结构上,采用电子束直写工艺制备了栅长100nm的"T"型栅结构。器件直流测试最大电流密度为1.55A/mm,最大跨导为490mS/mm;小信号测试外推其fT和fmax分别为95GHz及230GHz。采用该工艺制备的自偏压三级放大电路工作电压7V,在33~47GHz小信号增益大于20dB,噪声系数均值在2dB左右,单频点噪声系数可达1.6dB,噪声水平达到GaN器件在该频段的高水平。此外,该单片电路的功耗在560mW左右,带内连续波测试输出P-1>15dBm。     

X波段大功率GaN HEMT的研制

在研制了AlGaN/GaN HEMT外延材料的基础上,采用标准工艺制作了2.5mm大栅宽AlGaN/GaNHEMT。直流测试中,Vg=0V时器件的最大饱和电流Ids可达2.4A,最大本征跨导Gmax为520mS,夹断电压Voff为-5V;通过采用带有绝缘层的材料结构及离子注入的隔离方式,减小了器件漏电,提高了击穿电压,栅源反向电压到-20V时,栅源漏电在10-6A数量级;单胞器件测试中,Vds=34V时,器件在8GHz下连续波输出功率为16W,功率增益为6.08dB,峰值功率附加效率为43.0%;2.5mm×4四胞器件,在8GHz下,连续波输出功率42W,功率增益8dB,峰值功率附加效率34%。     

X波段GaN HEMT的研制

采用双台面隔离工艺,实现了器件有源区隔离,隔离电压大于250 V/10μA.通过对金属化前和介质膜淀积前的预处理过程的改进,实现了较理想的肖特基势垒特性,电压也得到了大幅度提高,理想因子n值小于1.7,源漏击穿电压大于50 V/1 mA,栅源击穿电压大于40 V/1 mA,最终实现器件X波段连续波输出功率20 W,功率增益7 dB,功率密度8 W/mm.     

基于AlN/GaN异质结的Ka波段GaN低噪声放大器研制

报道了基于AlN/GaN异质结的Ka波段低噪声放大器的研制结果.在SiC衬底上生长AlN/GaN异质结材料结构,采用电子束直写工艺制备了栅长70 nm的"T"型栅结构.器件最大电流密度为1.50 A/mm,最大跨导为650 mS/mm,通过S参数测试外推特征频率和最大频率分别为105 GHz和235 GHz.基于70 ...     

Ka 波段连续波 9W GaN 功率放大器

本文研制了一款采用 0. 15 μm 碳化硅基氮化镓功率 MMIC 工艺的 Ka 波段连续波功率放大器芯片。功率放大器采用了 3 级共源级联结构。 输出级采用了 16 个晶体管进行功率合成,有效地分散了热分布,输出匹配网络采用低损耗拓扑架构,保证了输出功率与附加效率。 级间匹配采用了最大增益匹配,同时兼顾了小信号增益平坦度。 在28 GHz~30 GHz内,小信号增益为 25 dB,28 V 偏置电压下连续波输出功率大于 39 dBm,功率增益为 17 dB,附加效率大于 25%,热阻为1. 41 ℃ /W。 输出功率为 35 dBm 时,IMD3 小于-25 dBc,芯片面积为 3. 0 mm×3. 1 mm。     

磁控溅射AlN介质MIS栅结构的AlGaN/GaN HEMT

报道了一种X波段输出功率密度达10.4W/mm的SiC衬底AlGaN/GaN MIS-HEMT。器件研制中采用了MIS结构、凹槽栅以及场板,其中MIS结构中采用了磁控溅射的AlN介质作为绝缘层。采用MIS结构后,器件击穿电压由80V提高到了180V以上,保证了器件能够实现更高的工作电压。在8GHz、55V的工作电压下,研制的1mm栅宽AlGaN/GaN MIS-HEMT输出功率达到了10.4W,此时器件的功率增益和功率附加效率分别达到了6.56dB和39.2%。     

磁控溅射AIN介质MIS栅结构的AlGaN/GaN HEMT

报道了一种X波段输出功率密度达10.4 W/mm的SiC衬底AIGaN/GaN MIS-HEMT,器件研制中采用了MIS结构、凹槽栅以及场板,其中MIS结构中采用了磁控溅射的A1N介质作为绝缘层.采用MIS结构后,器件击穿电压由80 V提高到了180 V以上,保证了器件能够实现更高的工作电压.在8 GHz、55 V的工作电压下,研制的1 mm栅宽AlGaN/GaN MIS-HEMT输出功率达到了10.4 W,此时器件的功率增益和功率附加效率分别达到了6.56 dB和39.2%.     

X波段大栅宽高输出功率AlGaN/GaN HEMT的研究

利用MOCVD技术研制了国产SiC衬底的GaN HEMT外延材料,方块电阻小于260 Ω/□,迁移率最大值达到2 130 cm2V-1s-1,方块电阻和迁移率不均匀性小于3%,采用新的器件栅结构和高应力SiN钝化技术,降低了大栅宽器件栅泄漏电流,提高了工作电压.研制的总栅宽为25.3 mm的四胞内匹配器件X波段输出功率达到141.25 W,线性增益大于12 dB,PAE达到41.4%.     

Ka波段GaN HEMT功率器件

设计了Ka波段GaN功率高电子迁移率晶体管(HEMT)外延材料及器件结构,采用AlN插入层提高了二维电子气(2DEG)浓度.采用场板结构提高了器件击穿电压.采用T型栅工艺实现了细栅制作,提高了器件高频输出功率增益.采用钝化工艺抑制了电流崩塌,提高了输出功率.采用通孔工艺减小源极寄生电阻,通过优化钝化层厚度减小了寄生电容,提高了器件增益.基于国产SiC外延材料及0.15 μm GaN HEMT工艺进行了器件流片,最终研制成功Ka波段GaN HEMT功率器件.对栅宽300 μm器件在29 GHz下进行了微波测试,工作栅源电压为-2.2V,源漏电压为20 V,输入功率为21 dBm时,器件输出功率为30 dBm,功率增益为9 dB,功率附加效率约为43％,功率密度达到3.3 W/mm.     

一个8 GHz基于AlGaN/GaN HEMT的内匹配电路

论述了一个在8 GHz下基于AlGaN/GaN HEMT功率放大器HMIC的设计、制备与测试.该电路包含了1个10×100 μm的AlGaN/GaN HEMT和输入输出匹配电路.在偏置条件为VDS=40 V、IDS=0.16 A时输出连续波饱和功率在8 GHz达到36.5 dBm(4.5 W),PAE为60%,线性增益10 dB;在偏置条件为VDS=30 V、IDS=0.19 A时输出连续波饱和功率在8 GHz达到35.6 dBm(3.6 W),PAE为47%,线性增益9 dB.     

AlGaN/GaN HEMT器件的研制

介绍了AlGaN/GaNHEMT器件的研制及室温下器件特性的测试.漏源欧姆接触采用Ti/Al/Pt/Au ,肖特基结金属为Pt/Au .器件栅长为1μm ,获得的最大跨导为12 0mS/mm ,最大的漏源饱和电流密度为0 95A/mm .     

A Ku-band 3.4 W/mm power AlGaN/GaN HEMT on a sapphire substrate

This Daper describes the first domestic Ku-band power AlGaN/GaN HEMT fabricated on a sapphire substrate.The device with a gate width of 0.5 mm and a gate length of 0.35 μm has exhibited an extrinsic current gain cutoff frequency of 20 GHz and an extrinsic maximum frequency of oscillation of 75 GHz.Under V_(DS)=30 V, CW operating conditions at 14 GHz,the device exhibits a linear gain of 10.4 dB and a 3-dB-gain-compressed output power of 1.4 W with a Dower added efficiency of 41%.Under pulse operating conditions,the linear gain is 12.8 dB and the 3-dB-compressed output power is 1.7 W The power density reaches 3.4 W/mm.     

基于蓝宝石衬底的Ku波段3.4W/mm功率AlGaN/GaN HEMT

本文报道了国内第一个基于蓝宝石衬底的ku波段AlGaN/GaN HEMT。器件总栅宽0.5mm,栅长0.35um。漏压30V下器件的ft为20GHz,fmax为75GHz。在漏压30V、连续波测试条件下,器件在14GHz的线性增益为10.4dB,3dB增益压缩的输出功率为1.4W,附加效率41%。在脉冲测试条件下,线性增益12.8dB,3dB增益压缩的输出功率为1.7W,功率密度达到3.4W/mm。     

基于AlGaN/GaN HEMT的X波段内匹配功率合成放大器的设计

利用内匹配和功率合成技术设计了X波段AlGaN/GaN HEMT功率合成放大器.电路包含有四个AlGaN/GaN HEMT和制作在Al2O3陶瓷基片上的输入输出匹配电路.在偏置条件VDS=30 V,IDS=700 mA时8 GHz测出连续波饱和输出功率达到Pat=40 dBm(10 W),最大PAE=37.44%,线性增益9 dB.     

8W AlGaN/GaN HEMT功率器件的研制

报道了基于国产衬底以及国产外延的AlGaN/GaN HEMT X波段功率器件的研究进展.利用国产衬底以及外延材料,优化了器件栅场板的结构,研制成功栅长0.35μm,栅宽为lmm的微波功率器件.该器件输出电流密度达到0.83A/mm,击穿电压大于100V,跨导为236mS/mm,截止频率(fT)达到30GHz,最大振荡频率(fmax)为32GHz,8GHz下在片进行连续波测试,漏端电压为40V时测试得到功率增益4.9dB,输出功率达8W,功率附加效率(PAE)为45%.