高频大功率Si_(1-x)Ge_x/Si HBT研究进展

回顾了Si_(1-x)Ge_x/Si HBT在几十年中的重要进展以及目前的研究现状。通过不同材料器件的对比表明,Si1-xGex/SiHBT在高频功率应用方面存在着巨大的优势,并将在未来无线通信和射频设计中占据重要地位。通过对研制成功的高频大功率Si1-xGex/SiHBT性能参数和结构的分析,深刻探讨了目前限制高频大功率Si1-xGex/SiHBT发展的问题,提出了解决办法和对进一步研究的想法。     

高频大功率SiGe/Si HBT的设计

详细地阐述了高频大功率SiGe/Si异质结双极晶体管(HBT)设计中的一些主要问题,主要包括器件的纵向设计中发射区、基区以及收集区中掺杂浓度、形貌分布、层厚的选择以及横向布局设计中的条宽、间隔的选择等.并对这些主要参数的选择给出了一些实用的建议.     

基于Si/Si1-xGex/Si HBT的微波功率器件Ge组分的数值拟合计算

采用异质结双台面双极型结构设计微波功率器件,选择Si作发射区和集电区,Si1-xGex合金作基区的n—p—n型HBT,利用数学方法,通过实验数据,采用MATLAB得到了一个比线性化更精确的禁带宽度Eg在300K时关于Ge组分变化的方程。并用数值方法计算出集电区电流密度Jc随VBE变化的直流方程,与实验结果相符。并得到一个最佳的Ge组分值。对器件的仿真设计具有实际指导意义。     

Si1-xGex/Si低维应变材料的发光机理

间接带隙Si1-xGex合金材料由于合金无序涨落而产生了无需声子参与的发光峰.自由激子局域化程度增加有利于无声子参与的带间复合发射,文章从能带工程角度出发,探索Si1-xGex合金低维应变材料发光的机理.提出利用应力生长Si1-xGex量子点及其阵列是实现Si1-xGex低维材料室温发光的发展方向.     

UV/UHV/CVD生长应变Si1-xGex层

应用紫外光化学气相淀积技术在450和480℃超高真空的背景下在Si衬底上分别生长出应变Si1-xGx和Si材料.在此低温下,有效地控制了衬底中的杂质外扩以及界面的不清晰.X射线分析结果表明Si1-xGex材料结晶状况良好,二次离子质谱分析结果表明多层Si1-xGex/Si材料界面陡峭,说明该技术能够生长出高质量的应变Si1-x-Gex/Si材料.     

绝缘层上Si/应变Si1-xGex/Si异质结p-MOSFET电学特性二维数值分析

对绝缘层上Si/应变Si1-xGex/Si异质结p-MOSFET电学特性进行二维数值分析,研究了该器件的阈值电压特性、转移特性、输出特性.模拟结果表明,随着应变Si1-xGex沟道层中的Ge组分增大,器件的阈值电压向正方向偏移,转移特性增强;当偏置条件一定时,漏源电流的增长幅度随着Ge组分的增大而减小;器件的输出特性呈现出较为明显的扭结现象.     

Si1-xGex/SOI材料的基本性质与应用前景

主要讨论了Si1-xGex/SOI材料的Si1-xGex应变层临界厚度、折射率增量、载流子迁移率、超晶格的线性电光效应、等离子色散效应等基本性质,比较了SOI、Si1-xGex/SOI光波导与石英光波导在光、光电集成方面的优势,简述了与体硅相比,SOI在VLSI应用方面的优越性及其在微电子领域的广泛应用.最后探讨了Si1-Gex/SOI材料在光电集成和光集成领域的巨大应用前景.     

Si1-xGex单晶用热系统改进

阐述了对原GaAs单晶拉制用LEC单晶炉热系统进行改造使其适于Si1-xGex单晶生长的过程。借助数值模拟的方法分析了晶体生长区域内的温度分布情况,并通过分析发现了原有热系统的不足。重新对原热系统进行了改造,添加了起到保温和氩气导流作用的热屏和上保温装置,使原来的敞开式热场变为密闭式热场,满足了SihGe;单晶拉制的要求。通过具体实验和数值模拟结合,分析了氩气流场及不同流场对晶体生长的影响,发现并改进了单晶炉的氩气供给装置存在的问题。     

室温下Si/Si1-xGex共振隧穿二极管的数值模拟

采用量子水动力学(QHD)模型模拟了35nm Si/Si1-xGex空穴型共振隧穿二极管(RTD)在室温下的I-V特性.模拟过程中,引入second upwind,Schafetter-Gummel(SG)和二阶中心差分法相结合的离散方法对方程组进行离散,保证了结果的收敛性.还模拟了不同的器件结构,对结果的分析表明器件的势垒厚度和载流子有效质量都会对RTD的负阻效应产生影响.在室温下(T=293K),当x=0.23时,模拟结果的峰谷电流比为1.14,与实验结果相吻合.     

室温下Si/Si1-xGex共振隧穿二极管的数值模拟

采用量子水动力学(QHD)模型模拟了35nm Si/Si1-xGex空穴型共振隧穿二极管(RTD)在室温下的I-V特性.模拟过程中,引入second upwind,Schafetter-Gummel(SG)和二阶中心差分法相结合的离散方法对方程组进行离散,保证了结果的收敛性.还模拟了不同的器件结构,对结果的分析表明器件的势垒厚度和载流子有效质量都会对RTD的负阻效应产生影响.在室温下(T=293K),当x=0.23时,模拟结果的峰谷电流比为1.14,与实验结果相吻合.     

Design and Fabrication of Power Si1-xGex/Si Heterojunction Bipolar Transistor for Wireless Power Amplifier Applications

采用简单的双台面工艺制作了完全平面结构的2个单元4个发射极指的SiGe HBT.在没有扣除测试结构的影响下,当直流偏置IC=10mA,VCE=2.5V时,FT和fmax分别为1.8和10.1GHz.增益β为144.25,BVCBO为9V.     

基于无线功率放大器应用的多指结构SiGe HBT

采用简单的双台面工艺制作了完全平面结构的5个单元、10个发射极指大面积的SiGe HBT.器件表现出了良好的直流和高频特性,最大电流增益β为214.BVCEO为9V,集电极掺杂浓度为1×1017 cm-3,厚度为400nm时,BVCBO为16V.在直流偏置下IC=30mA,VCE=3.0V得到fT和fmax分别为18.0GHz和19.3GHz,1GHz下最大稳定增益为24.5dB,单端功率增益为26.6dB.器件采用了新颖的分单元结构,在大电流下没有明显的增益塌陷现象和热效应出现.     

基于无线功率放大器应用的多指结构SiGe HBT

采用简单的双台面工艺制作了完全平面结构的5个单元、10个发射极指大面积的SiGe HBT.器件表现出了良好的直流和高频特性,最大电流增益β为214.BVCEO为9V,集电极掺杂浓度为1×1017 cm-3,厚度为400nm时,BVCBO为16V.在直流偏置下IC=30mA,VCE=3.0V得到fT和fmax分别为18.0GHz和19.3GHz,1GHz下最大稳定增益为24.5dB,单端功率增益为26.6dB.器件采用了新颖的分单元结构,在大电流下没有明显的增益塌陷现象和热效应出现.     

Si／Si1—xGex异质结器件

本文综述了国外Si/Si_(1-x)Ge_xHBT的发展状况,把出Si_(1-x)Ge_xHBT的特点和优越性,分析了Si_(1-x)Ge_xHBT的制造技术和设备要求,指出了Si/Si_(1-x)Gex器件的应用前景。     

应用于WLAN的SiGe HBT高频功率特性的优化

高频大功率HBT作为无线和射频通信PA中的重要器件,其设计和制作也越来越受到关注.高频大功率SiGe HBT的设计目的是在一定的工作频率下维持一个高的击穿电压和大的电流密度以实现大的输出功率.器件的设计参数需要进行折中优化.文中模拟计算了两个单元叉指结构的SiGe HBT的高频特性和在5GHz工作频率下的功率特性与发射区掺杂浓度、厚度、基区Ge组分大小以及收集区的掺杂特性等参数之间的关系,并对模拟结果进行了分析和探讨.给出了一些具有指导意义的结论,为高频大功率HBT的设计提供了很好的参考.     

应用于WLAN的SiGe HBT高频功率特性的优化

高频大功率HBT作为无线和射频通信PA中的重要器件,其设计和制作也越来越受到关注.高频大功率SiGe HBT的设计目的是在一定的工作频率下维持一个高的击穿电压和大的电流密度以实现大的输出功率.器件的设计参数需要进行折中优化.文中模拟计算了两个单元叉指结构的SiGe HBT的高频特性和在5GHz工作频率下的功率特性与发射区掺杂浓度、厚度、基区Ge组分大小以及收集区的掺杂特性等参数之间的关系,并对模拟结果进行了分析和探讨.给出了一些具有指导意义的结论,为高频大功率HBT的设计提供了很好的参考.     

Si／SiGe／Si双异质结晶体管异质结势垒效应（HBE）研究

本文研究了不同温度下Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｉ双异质结晶体管异质结势垒效应，研究发现，集电结处价带能量差△Ｅｖ越大，ＨＢＥ越明显，在给定的△Ｅｖ下，随着温度的降低，ＨＢＥ越显著。     

SiGe异质结微波功率晶体管

本文述评了SiGe异质结微波功率晶体管的特性、结构、工艺及研究进展。     

一种新型SGOI SiGe异质结双极型晶体管

为了改善SiGe异质结双极型晶体管(HBT)的电学特性和频率特性,设计了一种新型的SGOI SiGe HBT。在发射区引入了双轴张应变Si层。多晶Si与应变Si双层组合的发射区有利于提高器件的注入效率。利用Silvaco TCAD软件建立了二维器件结构模型,模拟了器件的工艺流程,并对器件的电学特性和频率特性进行了仿真分析。结果表明,与传统的SiGe HBT相比,新型SGOI SiGe HBT的电流增益β、特征频率fT等参数得到明显改善,在基区Ge组分均匀分布的情况下,β提高了29倍,fT提高了39.9%。     

用气态源分子束外延生长法制备Si/SiGe/Sinpn异质结双极晶体管

用气态源分子束外延法制备了Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｉｎｐｎ异质结双极晶体管．晶体管基区Ｇｅ组分为０．１２,Ｂ掺杂浓度为１．５e１９ｃｍ－３,ＳｉＧｅ合金厚度约４５ｎｍ．直流特性测试表明,共发射极直流放大倍数约５０,击穿电压ＶＣＥ约９Ｖ;射频特性测试结果表明,晶体管的截止频率为７ＧＨｚ,最高振荡频率为２．５ＧＨｚ．