GaAs MESFET低频噪声机理的研究

<正> GaAs MESFET器件的低频噪声是该器件一项重要的电特性,研究它的产生机理对器件微波非线性和从直流到微波超宽带等方面的应用,以及了解器件内部深能级均非常重要。 GaAs MESFET低频噪声研究在国内尚未见到有关文献报道。在建立了GaAs MESFET低频噪声测量系统的基础上,作者对南京电子器件研究所研制生产的各种GaAs MESFET样管及HEMT器件进行了测量。这些器件的低频噪声具有以下特点:(1)器件低频噪声同器件的偏置状态和几何参数有关,其等效输入噪声电压随源—漏电流和栅偏电压绝对值的增加而增大,但随栅长和栅宽的增加而减小。并发现功率器件噪声较低。(2)GaAs MESFET低频噪声比Si器件大。(3)一般器件的低频噪声谱呈1/f~μ关系,其中α=11;而GaAs MESFET的α在0.5～2之间。(4)HEMT器件的低频噪声同GaAs器件相比稍大。     

GaAs MESFET器件低频噪声机理的实验研究

本文介绍了GaAs MESFET器件低频噪声测量系统,以及该器件低频噪声的特点。在分析器件中低频噪声可能来源的基础上,首次采用高能电子辐照技术并结合变温噪声测量、变频C-V等方法,对器件低频噪声产生机理进行了实验研究。     

短栅GaAs MESFET中电子饱和速度

本文根据0.3—1.1μm栅长GaAs MESFET直流特性的测试结果,计算了不同栅长器件中电子饱和速度.实验表明,短栅GaAs MESFET中电子饱和速度随负栅压增加而上升至速度过冲.结合器件结构,对实验结果作了讨论.     

电子辐照对GaAs HBT残余电压与饱和电压的影响

研究了GaAs HBT高能电子(～1MeV)辐照的总剂量效应。结果表明,电子辐照后GaAs HBT的基极电流增大,辐照损伤程度随辐照总剂量增加而增加,这和其他研究观察到的现象相同。所不同的是,实验中发现随辐照剂量增大器件集电极饱和电压、残余电压均增大。因此认为,高能电子辐照造成的位移损伤在GaAs HBT集电区和BC结内诱生的大量复合中心使集电极串联电阻增大,以及BE、BC结内形成的复合中心俘获结内载流子使载流子浓度降低造成BE、BC结自建电势差下降是集电极饱和电压和残余电压增加的主要原因。     

InGaAs/GaAs HFET研制取得初步结果

<正>众所周知,GaAs MESFET器件的微波特性主要由沟道中的电子饱和速度和栅长决定。由于InGaAs的电子饱和速度比GaAs的大,用InGaAs替代GaAs作沟道就可以改善器件的微波性能。为此进行了InGaAs/GaAs HFET的研究。HFET的结构与n~+-AlGaAs/InGaAs/GaAs HEMT(PM-HEMT)结构比较有下述几个特点:①由于不含Al组分,就不存在所谓DX中心深能级的问题;②提供载流子的n-GaAs层的掺杂浓度比n~+-AlGaAs层的低,故器件的击穿电压高,这很适合制作功率器件;③器件工艺与通常的GaAs MESFET相同,器件的可靠性问题容易解决。     

短沟道GaAs功率MESFET器件的二维有限差分数值模拟

本文系统叙述了用于分析短沟道GaAs MESFET器件特性的二维稳态数值模拟通用软件。模拟中首次考虑了GaAs器件内部杂质的非均匀分布及短沟道效应,以使求解符合实际;为了加快模拟收敛速度及精度,采用改进的有限差分算法对短沟道GaAs MESFET功率器件进行了模拟计算,取得了与实验相一致的结果。本通用软件具有自动网格划分,自由格式输入及模块化结构等特点,可方便、准确地描述GaAs MESFET内部的物理图象,预测器件在不同偏置下的特性。     

新型非均匀有源层掺杂分布改善功率GaAs MESFET的线性度

<正> 在功率GaAs MESFET及其放大器迅速发展的今天,人们已不再满足于仅利用均匀的有源层掺杂分布模型对器件的基本特性进行分析,以及利用近似均匀分布的GaAs材料来制作功率GaAs MESFET。研究非均匀有源层掺杂分布对GaAs MESFET性能的影响已有一些报道。人们对正斜率型、负斜率型、高斯型的有源层分布进行了比较,并采用分析模型对高斯型分布器件的直流I—V特性作了分析。结果表明:改善器件跨导g_m的均匀性,能够提高GaAs MESFET大信号应用时的输出信号线性度。对于低噪声器件,均匀的跨导能使器件获得更低的噪声。因此,研究有源层掺杂分布对于改善功率GaAs MESFET的线性问题意义十分重大。     

砷化镓肖特基势垒场效应晶体管X和Ku-波段放大器

一、引言近年来GaAs工艺有了很大的进展,目前已能制造栅长小于1微米的GaAs肖特基势垒场效应晶体管(MESFET)。这种器件的最高振荡频率要比双极晶体管高得多。本文只对中描述的MESFET的特性进行简单的讨论,并对低温下MESFET的噪声特性给予评价。其目的是为了证明,GaAs MESVET非常适合于X和Ku波段的宽带运用。利用测得的器件的散射参数,宽带放大器已用比较简便的互作用计算机程序完成了设计。这种计算表明,用简单的匹配网络可得到具有较大带宽的MESFET放大器。除了此最佳的微波双极晶体管有更好的噪声和增益特性之外,     

中波红外焦平面列阵探测器γ辐照效应

报道了γ射线辐照对薄膜材料碲镉汞(Hg1-xCdxTe)制备的中波红外焦平面列阵探测器性能的影响.γ射线辐照的剂量依次为3×106 rad、9×106rad、2×107 rad.测量了器件在辐照前及各个剂量辐照后的I-V特性、黑体响应、噪声等性能参数.通过分析实验数据,发现器件的暗电流,噪声随辐照剂量的增加而增大,黑体响应随辐照剂量的增大而减小.其中I-V特性受辐照影响最大,黑体响应和噪声对辐照不是很敏感.这些表明随着辐照剂量的增加,器件的性能逐步衰退.     

GaAs MESFET低温性能实验

本文介绍了在低温下,对GaAs MESFET(包括12GHz低噪声器件、双栅器件、功率器件及振荡用器件)所进行的性能测量与分析。在218K(-55℃)下,上述各类器件的跨导g_m相对于室温可增加5～8％,器件的C_(gs)可减少20～50％,器件的寄生电阻R_s和R_d可减少15～40％,R_g也存在缓慢下降的趋势。 文章还给出了低温下低噪声GaAs MESFET放大器的噪声、增益—温度曲线。在218K下,放大器的噪声相对室温可下降1dB左右,单级增益相对室温可增加1～1.5dB,即在低温表现出良好的微波性能。     

HEMT直流特性、微波和噪声参量的计算

本文全面分析计算了HEMT器件的直流特性、微波和噪声参量。考虑了二维电子气密度与费米能级关系,得出修正后的电荷控制模型,并结合饱和速度特性计算了HEMT直流特性,同时讨论了负迁移率特性影响。本文第一次得出了HEMT电容特性与噪声参量分析表示式,计算Fukui噪声参数K_F,表明其值比GaAs MESFET小50～70％。     

GaAs MESFET微波散射参数计算

Shur等人提出了用Gunn畴的形成来说明GaAs MESFET中的电流饱和效应.本文叙述了基于这种模式的GaAs MESFET等效电路分析表示式,进而计算S参数.文中用这些结果对具体器件进行了计算,并与测量值比效,两者相当一致.     

台面型InGaAs探测器暗电流及低频噪声研究

制备了一系列不同面积的台面型InGaAs红外探测器,通过周长面积比(P/A)的变化分析了器件的暗电流机制及低频噪声性能。结果表明,在现有的材料和工艺水平下,台面边缘和体内的产生复合电流都在总暗电流中占了较大部分。对测试结构器件的低频噪声测量表明,在反偏下,器件表现出明显的1/f噪声;由于边缘产生复合电流对小尺寸器件的影响大,其产生的噪声使得器件总噪声变大。这些结果表明,以后的工艺改进应注重减少边缘电流和体内产生复合电流。     

辐照对GaAs MESFET功率放大器失真特性的影响

本文介绍了一种非线性MESFET模型,用以说明GaAs MESFET功率放大器在受中子辐照之后其三次交互调制失真特性(IM_3)的衰减现象。用该模型对实验数据进行了验证,结果表明,在1.4×10~(15)n/cm~2和更高的中子通量情况下观察到的IM_3明显增强现象主要是器件的跨导g_m和输出传导g_o的非线性造成的。该模型还表明,IM_3取决于器件的g_m和g_o非线性,而这又与所加的栅偏压有关。     

功率GaAs MESFET微波特性的分析

本文介绍了功率砷化镓肖特基势垒栅场效应管(GaAs MESFET)微波性能的理论分析方法,叙述了对器件进行计算与实验测量的结果,讨论了典型的实验现象,证明了本文的分析对功率GaAs MESFET是适用的。     

GaAs MESFET电子辐照效应的研究

本文研究了GaAs MESFET的12MeV电子辐照效应.在n型VPE GaAs有源层中电子辐照感生了E_1~＇(E_c-0.38eV)、E_2~＇(E_c-0.57eV)、E_s~＇(E_c-0.74eV)缺陷.研究表明,GaAsMFSFET参数的变化主要是由于载流子去除效应.对器件载流子去除率进行了计算,其值在8-30cm~(-1)范围内.迁移率退化因子是比较小的,在室温大约为10~(-17)cm~2量级.     

GaAs MESFET直流解析模型

根据FET沟道区电场分布的特点,用电子速场特性的分段近似提出了一种新的GaAs MESFET直流解析模型。本文提出的模型可用以计算高夹断电压和低夹断电压GaAs MESFET的直流特性,比完全速度饱和模型及平方律模型更为精确。     

4H-SiC MESFET与SBD中子辐照效应的研究

本文研究了4H-SiC MESFET与Ni,Ti/4H-SiC SBD的中子辐照效应,中子归一化能量为1MeV,最高中子注量和gamma射线累积总剂量分别为1×1015n/cm2和3.3Mrad(Si)。经过1×1013n/cm2的辐照剂量后, SiC MESFET的电学特性仅有轻微的变化,Ni、Ti/4H-SiC以及SiC MESFET栅极肖特基接触的 都没有明显变化;随着辐照中子注量的进一步上升,SiC MESFET的漏极电流下降,夹断电压上升。辐照剂量达到1×1014n/cm2,夹断电压从辐照前的-12.5V上升为约-11.5V。当中子辐照注量达到2.5×1014n/cm2时,SiC MESFET栅极肖特基接触的 比辐照前有一定的下降。分析认为SiC MESFET和SBD的退化主要是由中子辐照引入的体材料损伤造成的。本文的研究表明,提高器件有源区的掺杂浓度可以提高中子辐照容限。     

GaN高电子迁移率晶体管高频噪声特性的研究

基于FUKUI噪声模型,分析了GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的高频噪声特性,结果表明,由于GaN HEMT具有更高的临界电场和更大的电子饱和速度,与第2代半导体器件(GaAs HEMT等)相比具有更优越的噪声性能.对近10多年来国内外在GaN HEMT低噪声器件及其低噪声功率放大器单片集成电路(MMIC)方面的研究进行了综述,并分析了GaN HEMT在低噪声应用领域目前存在的主要问题及其发展趋势.     

GaN基PIN紫外探测器的质子辐照效应

制备了GaN基PIN结构紫外探测器.用能量为2MeV的质子对器件依次进行注量为5×1014 cm-2和2×1O15 cm-2的辐照.通过测量辐照前后器件的Ⅰ-Ⅴ曲线和光谱响应曲线,讨论了不同注量的质子辐照对GaN基紫外探测器件性能的影响.Ⅰ-Ⅴ特性表明,辐照使器件的反向暗电流增大,正向开启电流减小,并减小了器件的响应率,使峰值响应波长向短波方向稍有移动.为分析器件的辐照失效机理,研究了质子辐照对GaN材料的拉曼散射谱(Raman谱)和光致发光谱(PL谱)的影响.拉曼散射谱表明,A1(LO)模式随辐照注量向低频移动,通过拟合A1(LO)谱形,得到辐照使材料的载流子浓度降低的结果.PL谱表明,辐照使主发光峰和黄光峰强度降低,并出现一些新的发光峰,分析认为这是由于辐照引起了N空位缺陷和其他一些缺陷的亚稳态造成.