Ⅲ-Ⅴ族氮化物同 AlGaAs/GaAs异质结场效应晶体管迁移率比较

依据测试得到的低源漏偏压下的AlGaAs/GaAs、AlGaN/AlN/GaN、In0.18Al0.82N/AlN/GaN异质结场效应晶体管（HFETs）的电容-电压曲线和电流-电压特性曲线,计算得到了器件的二维电子气（2DEG）电子迁移率。我们发现Ⅲ-Ⅴ氮化物HFETs器件同AlGaAs/GaAs HFETs器件的2DEG电子迁移率随栅偏压的变化趋势有很大不同。在Ⅲ-Ⅴ氮化物HFETs器件中,2DEG电子迁移率随栅偏压的变化趋势与栅长同源漏间距的比值有很大关系,但是栅长同源漏间距的比值对AlGaAs/GaAs HFETs器件的2DEG电子迁移率随栅偏压的变化趋势没有影响。这是因为Ⅲ-Ⅴ氮化物HFETs器件中存在极化梯度库仑场散射的缘故。     

低导通电阻和栅漏电的高性能InAlN/GaN HEMT

本文制备了100nm栅长的InAlN/GaN HEMT。通过氧处理和优化欧姆接触获得了高性能的InAlN/GaN HEMT。所制备的器件在栅压偏置为2V时,漏端输出电流密度达到2.18A/mm。器件的导通电阻为1.49Ω*mm。与常规器件相比,器件的栅漏电下降了两个数量级。器件也获得良好的射频特性,电流截止频率和最高震荡频率分别为81GHz和138GHz。根据现有的报道,这是国内较早报道GaN基HEMT电流密度超过2A/mm。     

半导体电磁防护限幅器的发展

当前电磁环境日趋复杂,超宽带、高功率等强电磁技术已经成熟,对信息化装备构成了越来越严重的威胁,限幅器的应用需求越发迫切。文章从半导体限幅器的防护原理及电路结构入手,结合电磁脉冲防护及高功率微波防护的典型应用,详细介绍了电磁防护限幅器的技术路线,对比了Si、GaAs限幅器的特性,指出兼具Si及GaAs限幅器优势的高频、低插损、耐高功率GaN限幅器将是未来电磁防护限幅器的发展趋势。     

基于MOCVD再生长n+ GaN 欧姆接触工艺fT/fmax＞150/210 GHz的AlGaN/GaN HFETs器件研究

基于SiC衬底AlGaN/GaN异质结材料研制具有高电流增益截止频率(fT)和最大振荡频率(fmax)的AlGaN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于MOCVD外延n+ GaN 欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小, 有效源漏间距(Lsd)缩小至600 nm.此外, 采用自对准工艺制备了60 nm T型栅.由于器件尺寸的缩小, 在Vgs=2 V下, 器件最大饱和电流(Ids)达到2.0 A/mm, 该值为AlGaN/GaN HFETs器件直流测试下的最高值, 器件峰值跨导达到608 mS/mm.小信号测试表明, 器件fT和fmax最高值分别达到152 GHz和219 GHz.     

基于60 nm T型栅fT & fmax为170 & 210 GHz 的InAlN/GaN HFETs 器件

基于蓝宝石衬底InAlN/GaN异质结材料研制具有高电流增益截止频率(fT)和最大振荡频率(fmax)的InAlN/GaN异质结场效应晶体管 (HFETs)。基于再生长n GaN欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小,有效源漏间距(Lsd)缩小至600 nm。此外,采用自对准栅工艺制备60 nm T型栅。由于器件尺寸的缩小,在Vgs= 1 V下,器件最大饱和电流(Ids)达到1.89 A/mm,峰值跨导达到462 mS/mm。根据小信号测试结果,外推得到器件的fT和fmax分别为170 GHz和210 GHz,该频率特性为国内InAlN/GaN HFETs器件频率的最高值。     

SiC衬底上栅长70 nm fT / fmax >160 GHz的InAlN/GaN HEMTs器件

在SiC衬底上制备了InAlN/GaN 高电子迁移率晶体管（HEMTs）,并进行了表征。为提高器件性能,综合采用了多种技术,包括高电子浓度,70 nm T型栅,小的欧姆接触电阻和小源漏间距。制备的InAlN/GaN器件在栅偏压为1 V时得到的最大饱和漏电流密度为1.65 A/mm,最大峰值跨导为382 mS/mm。70 nm栅长器件的电流增益截止频率fT和最大振荡频率fmax分别为162 GHz和176 GHz。     

氟处理增强型InAlN/GaN HEMT直流和射频特性分析

报道了使用氟处理的方法制备的InAlN/GaN 增强型器件。 器件的阈值电压为0.86V。 在VGS=0 V ,VDS=5 V下得到器件跨导为0mS, 表现出了完全的关态特性。氟处理之后器件的栅漏电得到了降低。0.3μm栅长器件的电流截至频率（fT）与最大振荡频率(fMAX)分别为29.4GHz和36.7GHz。建立了器件的小信号模型用来描述器件本征与寄生参量。     

DC and RF characteristics of enhancement-mode InAIN/GaN HEMT with fluorine treatment

We report an enhancement-mode InA1N/GaN HEMT using a fluorine plasma treatment. The threshold voltage was measured to be ＋0.86 V by linear extrapolation from the transfer characteristics. The transconductance is 0 mS/mm at Vc, s = 0 V and VDS = 5 V, which shows a truly normal-offstate. The gate leakage current density of the enhancement-mode device shows two orders of magnitude lower than that of the depletion-mode device. The transfer characteristics of the E-mode InA1N/GaN HEMT at room temperature and high temperature are reported. The current gain cut-off frequency （fT） and the maximum oscillation frequency （fmax） of the enhancement-mode device with a gate length of 0.3 #m were 29.4 GHz and 37.6 GHz respectively, which is comparable with the depletion-mode device. A classical 16 elements small-signal model was deduced to describe the parasitic and the intrinsic parameters of the device.     

190 GHz大功率输出平衡式二倍频器

基于反向串联型砷化镓平面肖特基容性二极管,采用平衡式二倍频结构,研制出了一种190 GHz大功率输出二倍频器。使用三维电磁场与非线性谐波平衡联合的方法进行了仿真,并根据仿真结果完成了倍频器的加工、装配和测试。倍频器在182～196 GHz输出频率范围内的倍频效率可达8%以上;当输出频率为187 GHz时,倍频效率和输出功率可分别达到15.4%和85 mW。     

基于片上肖特基二极管的高功率三倍频器设计

提出了一种基于片上集成电容工艺和带阻滤波结构的高功率三倍频器设计方法。在倍频器输入端,首先对倍频器二极管的直流偏置馈电部分进行改进,在梁式引线结构基础上结合二氧化硅（S_iO₂）工艺实现了片上集成电容,同时解决了三倍频器的直流馈电和射频接地问题,实现电路功能集成的同时也提高了模型仿真精度。此外,在二极管的输入端采用带阻滤波器结构替代传统的低通滤波结构,在保证倍频器性能的同时进一步简化倍频器结构复杂度和尺寸。为进行验证,设计并加工测试了两款中心频率分别为110 GHz和220 GHz的双路功率合成三倍频器。实际测试结果表明,在输入功率500 mW条件下,110 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了140 mW,峰值效率接近30%,带宽超过15 GHz;在输入功率300 mW条件下,220 GHz三倍频器的输出峰值功率达到了45 mW,峰值效率达到15%,带宽为15 GHz。两款倍频的测试结果均有优秀表现,验证了设计方法的有效性。