PHEMT结构材料及器件

概述了微波毫米波赝配结构高电子迁移率晶体管材料的结构特性,研究了该材料的分子束外延生长工艺,并且报道了用这种材料研制的赝配结构高电子迁移率晶体管的器件研制结果。     

功率PHEMT的直流特性研究

描述了高电子迁移率晶体管的作用、工作原理及发展概况，叙述了器件特性。制作出了栅长为１μｍ的ＰＨＥＭＴ样品，它的最大跨导为１７０ｍＳ／ｍｍ，击穿电压为４Ｖ，最大电流密度为２７０ｍＡ／ｍｍ，阈值电压为１．５Ｖ。     

Ka波段PHEMT功率放大器

报道了 Ka波段的 PHEMT功率放大器的设计和研制。 PHEMT器件采用 0 .2 μm栅长的 Φ 76 mm Ga As工艺制作 ,并利用 CAD技术指导材料生长和器件制作。单级的 MIC放大器采用0 .3mm栅宽的 PHEMT,在 34GHz处 ,输出功率 10 0 m W,功率增益 4 d B。     

改进的Triquint-Materka PHEMT模型

针对PHEMT器件的特点,在Angelov模型和Triquint-Materka模型的基础上给出了一种新的模型,新的模型在直流特性和S参数拟合结果上都有很好的表现.文章以南京电子器件研究所的400 μm栅宽、1.5 μm栅长的PHEMT器件为例,给出了直流及S参数的拟合结果.     

Ku波段10W功率PHEMT

报告了研制的 9.6mm栅宽双δ-掺杂功率 PHEMT,在 fo=1 1 .2 GHz、Vds=8.5 V时该器件输出功率3 7.2 8d Bm,功率增益 9.5 d B,功率附加效率 44.7% ,在 Vds=5～ 9V的范围内 ,该器件的功率附加效率均大于42 % ,两芯片合成 ,在 1 0 .5～ 1 1 .3 GHz范围内 ,输出功率大于 3 9.92 d Bm,最大功率达到 40 .3 7d Bm,功率增益大于 9.9d B,典型的功率附加效率 40 %。     

双平面掺杂和单平面掺杂PHEMT器件的性能比较

研制了Al0 .2 4 Ga0 .76 As/ In0 .2 2 Ga0 .78As单平面掺杂PHEMT器件(SH - PHEMT)和双平面掺杂PHEMT器件(DH- PHEMT) ,并对其特性进行了比较.由于采用了双异质结、双平面掺杂的设计,DH- PHEMT能将载流子更好地限制在沟道中,得到更大的二维电子气浓度和更均匀的二维电子气分布,这些都有利于提高器件的性能.因此,DH- PHEMT器件具有更好的线性度,在较大的栅压范围内具有高的跨导和更大的电流驱动能力.这说明DH-PHEMT器件更加适用于高线性度应用的微波功率器件.     

双平面掺杂和单平面掺杂PHEMT器件的性能比较

研制了Al0.24Ga0.76As/In0.22Ga0.78As单平面掺杂PHEMT器件(SH-PHEMT)和双平面掺杂PHEMT器件(DH-PHEMT),并对其特性进行了比较.由于采用了双异质结、双平面掺杂的设计,DH-PHEMT能将载流子更好地限制在沟道中,得到更大的二维电子气浓度和更均匀的二维电子气分布,这些都有利于提高器件的性能.因此,DH-PHEMT器件具有更好的线性度,在较大的栅压范围内具有高的跨导和更大的电流驱动能力.这说明DH-PHEMT器件更加适用于高线性度应用的微波功率器件.     

GaAs基异质结材料MBE生长及应用

对 Ga As基调制掺杂异质结材料中作为沟道层的 In Ga As的生长条件进行优化 ,并在缓冲层中嵌入LT-Ga As。功率 PHEMT器件结果为在栅长 Lg=1 .7μm时 ,跨导 gm≥ 40 0 m S/mm,BVDS>1 5 V,BVGS>1 2 V,表明该材料有较好的性能     

用248nm光刻机制作150nm GaAs PHEMT器件性能及可靠性评估

介绍了基于光刻机的150 nm T型栅Ga As PHEMT工艺,其中重点介绍了使用的shrink关键工艺步骤。利用新工艺在某100 mm Ga As工艺线上进行流片,并通过直流测试、loadpull测试、微波小信号测试以及环境试验、极限电压测试、高温步进试验,获得新工艺下制作的Ga As PHEMT的各项性能指标及可靠性。最后制作得到的器件在性能和通过直接光刻得到的PHEMT在性能和可靠性上基本在一个水平上,但是想要通过shrink工艺得到线宽更细的栅长需要进一步努力。     

14～14.5 GHz 20 W GaAs PHEMT内匹配微波功率管

介绍了一种Ku波段内匹配微波功率场效应晶体管.采用GaAs PHEMT 0.25μm T型栅工艺,研制出总栅宽为14.4 mm的功率PHEMT管芯.器件由四管芯合成,在14～14.5 GHz频率范围内,输出功率大于20 W,附加效率大于27%,功率增益大于6 dB,增益平坦度为±0.3 dB.     

GaAs基共振隧穿二极管的研究

对GaAs基共振隧穿二极管(RTD)进行了研究,首先用分子束外延(MBE)方法进行AlAs/GaAs/InGaAs双势垒单势阱材料结构的生长.接着用常温光致荧光(PL)方法对结构材料进行了测试分析,其结果显示,较好的外延结构材料的PL谱线半峰宽达到62.6 nm.最后通过制成RTD器件对材料进行验证,器件测试结果表现出良好的直流特性.     

一种GaAs PHEMT器件的失效分析

随着Ga As PHEMT(赝配高电子迁移率晶体管)器件的广泛应用,器件的可靠性及失效分析方法越来越受到人们的重视。该文采用半导体参数分析仪、聚焦离子束(FIB)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDX)等分析方法对一种PHEMT器件进行失效分析,为实际生产和加工过程中的失效分析提供了参考。     

GaAs PHEMT开关模型的研究

论述了GaAs PHEMT开关器件的建模,介绍了利用微波电路设计软件ADS建立GaAs PHEMT开关模型的方法,给出了模型模拟与器件测量的曲线和模型参数.提取开关模型是研制控制电路的关键,特别是对于MMIC电路.一种0.5μm GaAs PHEMT开关器件模型已开发成功,并集成在ADS环境中,可为各类开关、衰减器和移相器等微波控制电路提供可靠的器件模型,提高电路设计精度.     

宽带GaAs PHEMT VCO设计

分析了宽带VCO的设计原理,阐明了设计步骤,采用双变容二极管的新型结构设计了2～4GHz、4～7GHz、7～12GHz和12～18GHz四个宽带GaAsVCO芯片以完全覆盖2～18GHz频段。仿真结果表明本文设计的VCO具有频带宽、负载牵引小、结构简单的特点,有很好的应用价值。     

Ku波段20W GaAs功率PHEMT

报道了采用介质辅助T型栅工艺研制的GaAs功率PHEMT.在该T型栅工艺中栅长和栅帽的尺寸分别进行控制,实现了较好的工艺可控性和较高的工艺成品率.采用该工艺制作了总栅宽为19.2mm的功率PHEMT.用两枚这种芯片合成并研制的Ku波段内匹配功率管在14.0～14.5GHz频带内,输出功率大干20W,功率增益大于6dB,典型功率附加效率为31%.     

超低功耗GaAs PHEMT跨阻前置放大器

本文报导了光纤通信接收机中GaAs PHEMT工艺前置放大器的设计方法与测试结果。此前置放大器采用单电源供电，由1级放大、2级源级跟随器和1个反馈电阻组成。当前置放大器工作在2.5Gbit/s时，跨阻可达60dB Ω。采用 5V电源供电，功耗为110mW。     

Ku波段20W GaAs功率PHEMT

报道了采用介质辅助T型栅工艺研制的GaAs功率PHEMT.在该T型栅工艺中栅长和栅帽的尺寸分别进行控制,实现了较好的工艺可控性和较高的工艺成品率.采用该工艺制作了总栅宽为19.2mm的功率PHEMT.用两枚这种芯片合成并研制的Ku波段内匹配功率管在14.0～14.5GHz频带内,输出功率大干20W,功率增益大于6dB,典型功率附加效率为31%.     

Comparison of OMVPE Grown GaAs/AlGaAs and GaAs/InGaP HEMT and PHEMT structures

Symmetric δ-doped InGaP and AlGaAs PHEMT structures have been grown by organometallic vapor phase epitaxy with properties that approach those of MBE grown AlGaAs structures. The 300 and 77K carrier concentrations for the InGaP PHEMT were 2.72 and 2.56 × 10¹² cm^{2 −2} and the mobilities were 5,920 and 22,000 cm^{2 2}/V.s. These excellent values suggest that problems associated with switching the anion at the channel heterojunction have been overcome. The corresponding values for the AlGaAs PHEMT were 2.51 and 2.19 × 10¹² cm^{2 −2} and 6,500 and 20,400 cm²/V.s. The uniformity in the indium concentration in the InGaAs layer as determined by photoluminescence, photoreflection, double crystal x-ray diffraction, and Rutherford backscattering was found to be good, but the percent In in the AlGaAs pseudo-morphic high electron mobility transistor (PHEMT) was less than that in the InGaP PHEMT even though the programmed values were the same. The uniformity in the doping distribution as determined by secondary ion mass spectroscopy and electrochemical capacitance-voltage measurements was found to be good, but it decreased with distance from the center of the susceptor. Also, most of the dopants in the δ-doped InGaP and AlGaAs layers were activated.