S-band low noise amplifier using 1μm InGaAs/InAIAs/InP pHEMT

This paper discusses the design ofa wideband low noise amplifier (LNA) in which specific architecture decisions were made in consideration of system-on-chip implementation for radio-astronomy applicati...     

S-band low noise amplifier using 1 μm InGaAs/InAlAs/InP pHEMT

This paper discusses the design of a wideband low noise amplifier (LNA) in which specific architecture decisions were made in consideration of system-on-chip implementation for radio-astronomy applications. The LNA design is based on a novel ultra-low noise InGaAs/InAlAs/InP pHEMT. Linear and non-linear modelling of this pHEMT has been used to design an LNA operating from 2 to 4 GHz. A common-drain in cascade with a common source inductive degeneration, broadband LNA topology is proposed for wideband applications. The proposed configuration achieved a maximum gain of 27 dB and a noise figure of 0.3 dB with a good input and output return loss (S₁₁ < -10 dB, S₂₂ < -11 dB). This LNA exhibits an input 1-dB compression point of -18 dBm, a third order input intercept point of 0 dBm and consumes 85 mW of power from a 1.8 V supply.     

A low power 2.5-5 GHz low-noise amplifier using 0.5-μm GaAs pHEMT technology

正A two-stage 2.5-5 GHz monolithic low-noise amplifier(LNA) has been fabricated using 0.5-μm enhanced mode AlGaAs/GaAs pHEMT technology.To achieve wide operation bandwidth and low noise figure,the proposed LNA uses a wideband matching network and a negative feedback technique.Measured results from 2.5 to 5 GHz demonstrate a minimum of 2.4-dB noise figure and 17-dB gain.The input and output return loss exceeded -10-dB across the band.The power consumption of this LNA is 33 mW.According to the author's knowledge,this is the lowest power consumption LNA fabricated in 0.5-μm AlGaAs/GaAs pHEMT with the comparable performance.     

MOCVD生长InGaAs/InP体材料研究

首先给出在InP衬底上利用MOCVD法生长InP、InGaAs的生长条件，而后分别给出了InP／InP的生长特性，InGaAs／InP的组份控制和生长特性及生长温度对InGaAs特性的影响。     

高效94GHz0.15μm InGaAs／InAlAs／InP单片功率HEMT放大器

介绍了采用栅长为０．１５μｍ的钝化Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ／Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ／ＩｎＰＨＥＭＴ的高效Ｗ波段功率单片微波集成电路（ＭＭＩＣ）。０．１５×３２０μｍ单级ＩｎＰ功率ＨＥＭＴＭＭＩＣ放大器在９４ＧＨｚ时的最大功率附加效率为２３％，输出功率为４０ｍＷ，功率增益为４．９ｄＢ。当电源偏置成更高的输出功率时，在９４ＧＨｚ处可得到功率附加效率为２０％的５４ｍＷ的输出功率。这些结果表明，在此频率下，这样的效率和输出功率是迄今为止所有报道中最佳的。     

栅长90nm的晶格匹配InAlAs／InGaAs／InP HEMT

文章报道了90nm栅长的晶格匹配InP基HEMT器件。栅图形是通过80kV的电子束直写的,并采用了优化的三层胶工艺。器件做在匹配的InAlAs／InGaAs／InP HEMT材料上。当Vds=1．0V时,两指75μm栅宽器件的本征峰值跨导达到720ms／mm,最大电流密度为500mA／mm,器件的阂值电压为．0．8V,截止频率达到127GHz,最大振荡频率达到152GHz。     

InP/InGaAs探测器氮化硅钝化膜的ICPCVD生长技术

采用ICPCVD工艺对InP/InGaAs探测器进行SiNx薄膜钝化,讨论了不同气体比例、射频功率和反应压力对SiNx薄膜应力和致密性的影响.初步得到了低应力、良好致密性的SiNx薄膜沉积工艺.利用此工艺制作的InP/InGaAs探测器在偏压为-10 mV的暗电流比PECVD工艺制作的器件降低了一个数量级,为4.4×10-8 A.     

A 0.18μm CMOS Gilbert low noise mixer with noise cancellation

正This paper presents a broadband Gilbert low noise mixer implemented with noise cancellation technique operating between 10 MHz and 0.9 GHz.The Gilbert mixer is known for its perfect port isolation and bad noise performance.The noise cancellation technique of LNA can be applied here to have a better NF.The chip is implemented in SMIC 0.18μm CMOS technology.Measurement shows that the proposed low noise mixer has a 13.7-19.5 dB voltage gain from 10 MHz to 0.9 GHz,an average noise figure of 5 dB and a minimum value of 4.3 dB.The core area is 0.6 x 0.45 mm~2.     

InP/InGaAs探测器对伪装目标成像研究

高性能InP/InGaAs宽光谱探测器将前截止波长延伸到0.9μm之前,实现可见/短波双波段探测,大大丰富了探测目标的信息量,提高对目标的识别率.本文采用InP/InGaAs宽光谱探测器相机,通过设置一系列伪装实验,对比不同伪装目标的可见光波图像与短波红外图像的差异,重点探究短波红外对伪装目标的识别特性.通过实验结果发现:短波红外对一定厚度塑料、硅胶、皮肤具有穿透性;颜料、染料等同色不同材质的物体对短波红外具有选择性吸收,基于以上特性,短波红外体现了较好的伪装识别效果.在成像对比实验的基础上,进一步选择伪装效果对可见光和短波红外具有明显差异的实验样品,分别测量了它们对短波红外和可见光的反射率等参数,以深入地分析和理解短波红外识别伪装的机理.     

基于Cl2基气体的InP/InGaAs干法刻蚀研究

对于用Cl2/Ar和Cl2/CH4/H2感应耦合等离子体(ICP)刻蚀InP/InGaAs多层膜进行了研究.发现用Cl2/Ar刻蚀InP/InGaAS时InP侧壁内切,在InP和lnGaAs界面存在侧壁不连续问题.而用Cl2/CH4/H2刻蚀时,两层侧壁是平整连续的,且刻蚀区表面的粗糙度也比较小.分析了两种气体组合的刻蚀机理,对上述实验现象给出了解释.     

InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管InP顶层掺杂研究

通过理论计算和对比实验研究了InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管中InP顶层掺杂浓度对于器件性能的影响.理论结果显示,InP顶层的掺杂浓度越低越有利于抑制边缘击穿,降低隧穿暗载流子产生速率,提高雪崩击穿几率.实验结果显示,顶层非故意掺杂的器件在223K下获得了20%的单光子探测效率和1kHz的暗计数率,其单光子探测效率比顶层掺杂浓度为5×10~(15)/cm~3的器件高3%~8%,而暗计数率低一个量级.结果表明,降低InP顶层的掺杂浓度有利于提高器件性能.     

InGaAs/InP雪崩光电二极管暗电流机理研究

基于InGaAs/InP雪崩光电二极管,讨论吸收层厚度和少子寿命以及倍增层厚度和少子寿命对暗电流的影响。研究表明,吸收层厚度影响热产生复合(shockley-read-hall, SRH)和缺陷辅助隧穿(trap-assisted tunneling, TAT)暗电流大小,而倍增层厚度则对TAT和直接隧穿(band-band tunneling, BBT)暗电流影响较大。少子寿命可以等效为缺陷的影响,因而对与缺陷相关的SRH和TAT暗电流影响较大。对暗电流机理的分析,为研究低暗电流高信噪比的雪崩器件提供良好的理论预测。     

InAlAs/InGaAs/InP基PHEMTs小信号建模及低噪声应用

利用改进的小信号模型对采用100nmInAlAs/InGaAs/InP工艺设计实现的PHEMTs器件进行建模, 并设计实现了一款W波段单片低噪声放大器进行信号模型的验证。为了进一步改善信号模型低频S参数拟合差的精度, 该小信号模型考虑了栅源和栅漏二极管微分电阻, 在等效电路拓扑中分别用Rfs和Rfd表示.为了验证模型的可行性, 基于该信号模型研制了W波段低噪声放大器单片.在片测试结果表明:最大小信号增益为14.4dB@92.5GHz, 3dB带宽为25GHz@85-110GHz.而且, 该放大器也表现出了良好的噪声特性, 在88GHz处噪声系数为4.1dB, 相关增益为13.8dB.与同频段其他芯片相比, 该放大器单片具有宽3dB带宽和高的单级增益.     

p-i-n InP/InGaAs光电探测器电流及电容特性研究

为了实现高灵敏度探测,红外探测器需要得到优化。利用Silvaco器件仿真工具研究了p-i-n型InP/In_0.53Ga_0.47As/In_0.53Ga_0.47As光电探测器结构,模拟了结构中吸收层浓度和台阶宽度对暗电流及结电容的影响。结果表明,随着吸收层掺杂浓度的逐渐增大,器件暗电流逐渐减小,结电容逐渐增大;当台阶宽度变窄时,器件暗电流随之减小,结电容也随之变小。最后研究了光强和频率对器件结电容的影响：在低光强下,器件结电容基本不变;当光强增大到1 W/cm²时,器件结电容迅速增大;器件结电容随频率的升高而减小,其峰值由缺陷能级引起。     

长波长InGaAs/InP SAGM雪崩光电二极管最佳工作特性

本文结合研制的InGaAs/InP SAGM雪崩光电二极管,讨论了SAGM-APD的技术界线和最佳工作特性。     

高速近红外InGaAs/InP单光子探测器设计

量子信息技术的研究中大量采用单光子作为量子 信息的载体,因此单光子探测技术成为近来研究的 热点。目前基于InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)的单光子探测器(SPD)工作频率较低 且无法连续可 调。高速门控模式下,APD的容性效应会带来较强的尖峰噪声将光生雪崩信号湮没,导致探 测器的探测效 率也相对较低。为了提高单光子探测器的工作频率,降低后脉冲概率,设计了基于高速正弦 门控技术的 InGaAs/InP雪崩光电二极管淬灭-重置电路。为了抑制强大的背景噪声提高探测效率,设 计了双APD平衡 方案来提取有效雪崩信号。实验结果表明:设计的探测器工作频率连续可调;在－ 50℃、1～1.3GHz门控频率 条件下,最光子大探测效率为35%,暗计数率为4.2×10 －5/gate。探测效率为18%时 ,暗计数率仅为5.6×10－6/gate,后脉冲概率均低于5×10－6/ns。     

InAlAs/InGaAs PHEMTs的设计及其110GHz全频段小信号建模

90-nm T-shaped gate InP-based In_0.52Al_0.48As/In_0.6Ga_0.4As pseudomorphic high electron mobility transistors were designed and fabricated with a gate-width of 2×30 μm,a source-drain space of 2.5 μm,and a source-gate space of 0.75 μm.DC,RF and small-signal model characterizations were demonstrated.The maximum saturation current density was measured to be 755 mA/mm biased at V_gs=0.6 V and V_ds=1.5 V.The maximum extrinsic transconductance was measured to be 1006 mS/mm biased at V_ds=—0.1V and V_ds=1.5 V.The extrapolated current gain cutoff frequency and maximum oscillation frequency based on S-parameters measured from 0.5 to 110 GHz were 180 and 264 GHz,respectively.The inflection point（the stability factor k=1）where the slope from-10 dB/decade（MSG） to-20 dB/decade（MAG） was measured to be 83 GHz.The smallsignal model of this device was also established,and the S-parameters of the model are consistent with those measured from 0.5-110 GHz.     

一种InP/InGaAs PIN光电探测器芯片的设计与制作

In Ga As/In P PIN型光电探测器具有低暗电流、高灵敏度和响应速度快的特性,且能够吸收1-1.7μm红外波段光辐射,因此广泛应用于光纤通信系统。该文设计了一种平面型In Ga As/In P PIN光电探测器芯片,重点介绍了该芯片的外延结构与芯片加工工艺,并对芯片参数进行了测试。     

高性能InP/InGaAs宽光谱红外探测器

InP/In0.53Ga0.47As短波红外探测器是一种高性能的近室温工作器件,从200K到室温下都能获得较好的器件性能,从而大大降低了对制冷的要求.为了充分利用目标在可见光和短波波段的光谱信息,通过特殊的材料结构设计和器件背减工艺,成功实现了320×256InP/InGaAs宽光谱红外探测器,能够同时对可见光和短波红外响应,并从77 K到263 K工作温度下实现了对人脸、计算机及室外2.3 km处的景物成像.测试样管平均峰值探测率为2×1012 cmHz1/2/W,光谱响应为0.6～1.7 μm,光谱响应测试和成像结果同时验证了InP/InGaAs宽光谱探测器对可见光信号的探测.相比标准的InP/In0.53Ga0.47As短波探测器,InP/InGaAs宽光谱探测器显示了可见/短波双波段探测的效果,大大丰富了探测目标的信息量,可显著提升对目标的识别率.     

用于光子计数的InGaAs/InP SPAD设计

重点研究了InGaAs/InP SPAD的隧道贯穿电场、雪崩击穿电场、雪崩宽度与过偏电压的关系,提出了过偏电压的计算方法.分析了InGaAs/InP SPAD的基本特性即探测效率、暗计数率与其过偏电压、工作温度、量子效率、电场分布的依赖关系,提出了一种单光子InGaAs雪崩二极管的设计方法.设计制作了InGaAs/InP SPAD,并在门控淬灭模式下进行了单光子探测实验.结果表明:对于200m的SPAD,在过偏2 V、温度-40 ℃条件下,探测效率(PDE) 20%(1 550 nm)、暗计数率(DCR)20 kHz;对于50m的SPAD,在过偏2.5 V、温度-40 ℃条件下,探测效率(PDE) 23%(1 550 nm)、暗计数率(DCR)2 kHz.最后对实验结果进行了分析和讨论.