RTD/HEMT多值逻辑(MVL)电路的PSPICE模拟

由共振隧穿二极管(RTD)与高电子迁移率晶体管(HEMT)相并联组成的结构是构成当前RTD高速数字电路常用的基本单元。由于RTD的负阻、双稳和自锁特性,由RTD/HEMT组成的逻辑电路可以大大减少器件的数目,用最少的器件完成一定的逻辑功能。本文对多值逻辑(MVL)中的文字逻辑门用PSPICE模拟软件进行了电路模拟,模拟结果与预期结果一致,并有助于指导该电路的设计。     

一种基于RTD和HEMT的单片集成逻辑电路

介绍了一种基于共振隧穿二极管(RTD)和高电子迁移率晶体管(HEMT)的单片集成电路.采用分子束外延技术在GaAs底层上重叠生长了RTD和HEMT结构.RTD室温下的峰谷电流比为5.2∶1,峰值电流密度为22.5kA/cm2.HEMT采用1μm栅长,阈值电压为-1V.设计电路称为单稳态-双稳态转换逻辑单元(MOBILE).实验结果显示了该电路逻辑运行成功,运行频率可达2GHz以上.     

Frequency multipliers using InP-based resonant-tunneling highelectron mobility transistors

Frequency multipliers (doubler and tripler) are demonstrated at room temperature, using a simple circuit that combines a load resistor with an InP-based resonant-tunneling high electron mobility transistor (RTHEMT). The RTHEMT incorporates an InGaAs/AlAs/InAs pseudomorphic resonant tunneling diode into the source of a nonalloyed ohmic contact InAlAs/InGaAs high electron mobility transistor. A nearly flat valley current is obtained in the RTHEMT's current-voltage characteristics, which results in pronounced negative transconductance throughout a wide range of drain-to-source bias voltages. As a result, frequency multipliers using RTHEMT's feature large output voltage swing and reduced power consumption     

RTD多值逻辑电路原理与电路模拟

由共振隧穿二极管(RTD)和高电子迁移率晶体管(HEMT)构成的多值逻辑(MVL)电路可以用最少的器件来完成一定的逻辑功能,达到大大简化电路的目的。共振隧穿二极管和高电子迁移率晶体管属于量子器件,具有高频高速的特点,所以这一逻辑电路有很好的应用前景。本文就多值逻辑电路中的几个典型电路用Pspice软件进行电路模拟,得到了与理论分析一致的模拟结果。     

InP基RTD/HEMT集成的几个关键工艺研究

用MBE设备在半绝缘的InP衬底上依次生长高电子迁移率晶体管(HEMT)外延材料和共振遂穿二极管(RTD)外延材料,在此材料结构基础上研究和分析了RTD与HEMT器件单片集成工艺中的隔离工艺、欧姆接触工艺、HEMT栅挖槽工艺和空气桥工艺等几步关键工艺,给出了这些工艺的相关参数。利用上述工艺成功地制作了RTD和HEMT器件,并在室温下分别测试了RTD器件和HEMT器件的电学特性。测试表明:在室温下,RTD器件的峰电流密度与谷电流密度之比(PVCR)为3.66;HEMT器件的最大跨导约为370 mS/mm,在Vds=1.5 V时的饱和电流约为391 mA/mm。这将为RTD与HEMT的单片集成研究奠定工艺基础。     

由RTD/MOSFET构成的新型振荡电路

基于一种新型的振荡机制,利用共振隧穿二极管(RTD)固有的负阻和双稳特性,与MOSFET器件相结合,首次实现了工作频率约为25MHz的RTD/MOSFET高频振荡电路.文章首先从理论上深入分析了该电路的振荡机理,然后通过高级设计系统(ADS)软件仿真和实验验证了此振荡电路的正确性.该电路的实现有望解决传统的基于RTD的振荡电路的功率限制问题,如果进一步用高电子迁移率晶体管(HEMT)等高频、高速器件取代MOSFET,可以在很大程度上提高这一电路的工作频率,并可实现RTD/HEMT的单片集成.因此该振荡电路在微波和射频领域具有广阔的应用前景.     

微波功率AlGaN/GaN HEMT的研究进展

文章论述了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在微波功率领域应用的优势,详细介绍了微波功率AlGaN/GaN HEMT的工艺进展以及器件的直流和频率特性,评述了其最新进展及今后发展方向.     

基于RTD和HEMT的单稳多稳转换逻辑(MML)模拟

用 PSpice对一种由串连的 RTD和 HEMT组成的单稳多稳转换逻辑 (MML)电路进行了模拟。基于自行研制的 RTD的特性曲线提取了合适的器件模型和参数 ,分析了由输入信号调节器件的峰值电流来控制器件翻转次序从而在 MML电路中实现门函数逻辑的原理并由模拟得以证实。     

A surface-potential-based model for AlGaN/AlN/GaN HEMT

A new surface-potential-based model for AlGaN/AlN/GaN high electron mobility transistor(HEMT) is proposed in this paper. Since the high polarization effects caused by AlN interlayer favorably influence the two dimensional electron gas(2DEG) and scattering mechanisms, we first add spontaneous and piezoelectric charge terms to the source equation of surface-potential, and a mobility model for AlGaN/AlN/GaN HEMT is rewritten. Compared with TCAD simulations, the DC characteristics of AlGaN/AlN/GaN HEMT are faithfully reproduced by the new model.     

8英寸Si衬底上高质量AlGaN/GaN HEMT结构的生长

在8英寸(1英寸=2.54 cm)的Si衬底上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长了高质量、无龟裂的GaN薄膜和AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结构.通过调节应力调控层的结构,厚度为5 μm的GaN膜层翘曲度低于50 μm.采用X射线衍射(XRD)对GaN薄膜的(002)和(102)衍射峰进行扫描,其半峰全宽(FWHM)分别为182和291 arcsec.透射电子显微镜(TEM)截面图显示GaN外延层的位错密度达到了3.5×107/cm2,证实了在大尺寸Si衬底上可以制作高质量的GaN薄膜.AlGaN/GaN HEMT结构的二维电子气浓度和载流子迁移率分别为9.29×1012/cm2和2 230 cm2/(V·s).基于这些半绝缘AlGaN/GaNHEMT结构所制作的功率电子器件的输出电流可达20 A,横向击穿电压可达1 200 V.     

GaN HEMT器件封装技术研究进展

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件由于其宽禁带材料的独特性能,相比硅功率器件具有击穿场强高、导通电阻低、转换速度快等优势,在智能家电、交直流转换器、光伏逆变器以及电动汽车等领域有着广泛的应用前景.但GaN HEMT器件的高功率密度和高频工作特性,给器件封装带来了极大挑战,要使其出色性能得以充分发挥,其封装结构、材...     

应用一种新T形栅版图设计方法的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

在蓝宝石衬底上制作AlGaN/GaN高电子迁移率品体管.由于使用了一种全新的T形栅电子束曝光版图,因此可以自由地改变T形栅的宽窄比(T形栅头部尺寸与栅长的比值)并优化T形栅的形状.所得的0.18μm栅长的器件,其特征频率(fT)为65GHz,T形栅的宽窄比为10.同时,测得的峰值跨导为287mS/mm,最大电流街度为980mA/mm.     

Simulation of quantum transport in monolithic ICs based on In/sub 0.53/Ga/sub 0.47/As-In/sub 0.52/Al/sub 0.48/As RTDs and HEMTs with a quantum hydrodynamic transport model

A new quantum hydrodynamic transport model based on a quantum fluid model is used for numerical calculations of different quantum sized devices. The simulation of monolithic integrated circuits of resonant tunneling structures and high electron mobility transistors (HEMT) based on In/sub 053/Ga/sub 0.47/As-In/sub 052/Al/sub 0.48/As-InP is demonstrated. With the new model, it is possible to describe quantum mechanical transport phenomena like resonant tunneling of carriers through potential barriers and particle accumulation in quantum wells. Different structure variations, especially the resonant tunneling diode area and the gate width of the HEMT structure, show variable modulations in the output characteristics of the monolithic integrated device.     

Small-signal switch model of GaN HEMTs for MMIC applications

Gallium nitride (GaN) high electron mobility transistor (HEMT) with symmetrical structure as a control device is discussed in this paper. The equivalent circuit model is proposed on the basis of physical and electrical properties of the GaN HEMT device. A transistor with 0.5 μm gate length and 6 × 125 μm gate width is fabricated to verify the model, which can be treated as a single pole single throw (SPST) switch due to the ON state and OFF state. The measurement results show a good agreement with the simulation results, which demonstrates the effectiveness of the proposed model.     

平面型RTD与BJT构成的串联单元特性分析

采用了n+-GaAs衬底和硼离子注入的新型工艺实现了共振隧穿二极管(RTD)的平面化,解决了台面型RTD工艺的不足,得到常温电流峰谷比为2.51∶的平面型RTD(PRTD);利用高级设计系统ADS电路模拟和实验测量对PRTD与BJT串联单元的不同串联方式的电压-电流特性进行了深入分析。这一特性的研究对RTD与异质结双极晶体管(HBT)、MOSFET、高电子迁移率晶体管(HEMT)等三端器件的结合具有普遍意义。     

C波段160W连续波GaN HEMT内匹配功率器件研制

基于GaN功率器件工艺自主研发的大栅宽GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)管芯,采用内匹配技术和宽带功率合成技术相结合的方法,研制出了一款C波段160 W连续波GaN HEMT内匹配功率器件。通过优化管芯的结构,设计出了满足连续波使用要求的大功率GaN管芯,然后进行了内匹配器件的设计,在设计中首先采用负载牵引法进行了器件参数提取,并以此为基础设计了阻抗变换网络进行阻抗变换和功率合成。研制出了工作频率为4.4~5.0 GHz、工作电压32 V、连续波输出功率大于160 W、功率附加效率大于50%、功率增益大于12 dB的GaN HEMT内匹配功率管,具有广阔的工程应用前景。     

6英寸硅基GaN HEMT外延材料的制备

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法,在6英寸(1英寸=2.54 cm)Si(111)衬底上,使用多层不同Al摩尔组分的AlGaN插入层技术,成功生长出厚度为2.9 μm无裂纹(扣除边缘2mm)的GaN外延层,解决了大尺寸外延片的翘曲度问题,并在此基础上生长了全结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)外延片.采用X射线双晶衍射对外延材料结构进行了表征.Hall测试结果表明,HEMT外延材料的迁移率为2 080 cm2/(V·s),方块电阻为279.8 Ω/□,电荷面密度为1.07×1013 cm-2.采用喇曼光谱仪对GaN的应力进行了表征,GaN的喇曼E2(h)峰位于567.02 cm-1,表面受到的张应力为0.170 6 GPa,由于GaN外延层受到的张应力很小,说明插入多层AlGaN后应力已经释放.汞探针C-V测试二维电子气浓度较Hall测试结果偏低,可能是在C-V测试时肖特基势垒接触会降低载流子浓度.     

GaN HEMT电力电子器件技术研究进展

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件由于其击穿场强高、导通电阻低等优越的性能,在高达650 V额定电压等级的高效、高频转换器中有着广泛的应用前景。GaN HEMT器件的特性优势与其工艺结构、材料特性密切相关。介绍了耗尽型、增强型GaN HEMT的典型器件结构,并将国内外对结构设计以及材料优化等关键技术问题的研究现状进行了综述,并概括总结了GaN HEMT的技术发展趋势和最新参数指标。     

Characterization of Deep Levels in AlGaN|GaN HEMT by FT-DLTS and Current DLTS

Semiconductors - In this work, GaN|AlGaN high electron mobility transistor (HEMT) structures are investigated, grown on semi-insulating SiC substrates by molecular beam epitaxy and...     

AlGaN/GaN HEMTs on resistive Si(111) substrate grown by gas-sourceMBE

Al_0.3Ga_0.7N/GaN high electron mobility transistor (HEMT) structures have been grown on resistive Si(111) substrate by molecular beam epitaxy (MBE) using ammonia (NH₃). The use of an AlN/GaN intermediate layer allows a resistive buffer layer to be obtained. High sheet carrier density and high electron mobility arc obtained in the channel. A device with 0.5 μm gate length has been realised exhibiting a maximum extrinsic transconductance of 160 mS/mm and drain-source current exceeding 600 mA/mm. Small-signal measurements show f_t of 17 GHz and f_max of 40 GHz