低噪声高单位增益带宽双极型运放设计

设计了一款低噪声、高单位增益带宽的运放电路。该款电路基于0.25μm SiGe双极工艺,采用三级级联的形式,输入级选取多个双极型晶体管(BJT)并联,用作差分对管,以抑制噪声;中间级不但用pnp型BJT镜像电流源作为有源负载,而且并联多个横向pnp型BJT用以提升单位增益带宽;输出级则设计成低电容输入和低电容输出方式,借此拓展带宽。对所设计的运放电路进行了PSPICE仿真及硬件电路实验。结果表明,当电源电压为2.5 V时,运放电路的实测交流开环电压增益为80 dB,开环相位裕度为61.5°,单位增益带宽为203 MHz,在10 kHz处的输入电压噪声密度仅为1.2 nV/Hz~(1/Hz),因而可用于低噪声、高单位增益带宽的片上相位噪声测量电路和微波功率传感器等系统的设计中。     

Si1-xGex/Si应变材料的生长及热稳定性研究

利用分子束外延（MBE）技术生长了Ge组份为0.1-0.46的Si1-xGex外延层。X射线衍射线测试表明，SiGe/Si异质结材料具有良好的结晶质量和陡峭界面，其它参数与可准确控制。通过X射线双晶衍射摆曲线方法，研究了经700℃、800℃和900℃退火后应变SiGe/Si异质结材料的热稳定性。结果表明，随着退火温度的提高，应变层垂直应变逐渐减小，并发生了应变弛豫，导致晶体质量退化；且Ge组分越小，Si1-xGex应变结构的热稳定性越好；室温下长时间存放的应变材料性能稳定。     

基于0.35μm SiGe BiCMOS的2.5GHz低相位噪声LC压控振荡器的设计

介绍了一个基于0.35μm SiGe BiCMOS工艺的2.5GHz低相位噪声LC压控振荡器.文章重新定义了压控振荡器工作区域.分析表明谐振回路的电感值和偏置电流对振荡器的相噪优化有重要的影响.本文同时分析了CMOS和BJT压控振荡器设计思路的不同.本设计中,采用键合线来实现谐振回路中的电感来进一步提高相噪性能.该VCO和其他模块集成在一起实现了一个环路带宽为30kHz的频率综合器.测试结果表明,当中心频率为2.5GHz时,在100kHz和1MHz的频偏处相噪分别为-95dBc/Hz和-116dBc/Hz.工作电压为3V时,VCO核心电路的电流消耗为8mA.据我们所知,这是国内第一个采用SiGe BiCMOS工艺的差分压控振荡器.     

长波长锗硅光电探测器的材料生长研究

介绍了应变SiGe层的特性,包括SiGe应变层临界厚度与Ge组分的关系,能带变窄,折射率增加以及应变SiGe层的亚稳态特性.然后从材料生长方面入手,提出了4种改善长波长锗硅光电探测器性能的方案,包括采用生长缓冲层来减小位错的方法、生长高组分表面起伏多量子阱的方法和生长Ge岛超晶格的方法,随之给出了相关的实验结果,并对这4种方案进行了分析.最后对上述内容进行小结,并对Ge量子点共振腔增强型光电探测器的应用前景进行了探讨与展望.     

横向SOI锗硅光电探测器的数值模拟

采用Atlas对SOI/CMOS兼容横向pin近红外锗硅光探测器进行了模拟分析。结果显示,外延应变SiGe层产生禁带变窄,形成了横向的二维空穴势阱沟道。在3V反向偏压下,电场沿横向均匀分布,光吸收层基本完全耗尽,光生载流子得到有效收集;与Si的光电响应相比,出现较明显的响应波长范围向长波长方向扩展、响应峰值波长向长波长方向移动,证实了探测器结构的有效性和其良好的光电性能。     

半导体锗纳米团簇和纳米层的生成与结构研究

我们在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和二维的纳米结构样品，用高精度椭偏仪(HPE)、卢瑟福背散射谱仪(RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜(HR-STEM)测量样品的纳米结构，并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱(RBS)中的CHANNEL谱和RANDoM谱分别进行精细结构模拟，测量并计算出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布，并且反馈控制加工过程，优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件。我们测量出样品横断面锗纳米团簇和纳米层的PL发光谱。我们在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点组成的几个纳米厚的盖帽膜结构，我们首次提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧化温度匹配公式的理论模型与实验结果拟合得很好。     

应用于TD-LTE的SiGe BiCMOS功率 放大器的设计

针对准第四代无线通信技术TD-LTE中2.570~2.620 GHz频段的应用,设计了一款基于IBM SiGe BiCMOS7WL工艺的射频功率放大器。该功率放大器工作于AB类,采用单端结构,由两级共发射极电路级联构成,带有基极镇流电阻,除两个谐振电感采用片外元件外,其他全部元件均片上集成,芯片面积为(1.004×0.736)mm2。测试结果表明,在3.3 V电源电压下,电路总消耗电流为109 mA,放大器的功率增益为16 dB,输出1 dB增益压缩点为15 dBm。该驱动放大器具有良好的输入匹配,工作稳定。     

一种5位10 GHz SiGe BiCMOS比较器

SiGe BiCMOS提供了性能极其优异的异质结晶体管(HBT),其ft超过70 GHz,β>120,并具有高线性、低噪声等特点,非常适合高频领域的应用。基于SiGe BiCMOS工艺,提出了一种高性能全差分超高速比较器。该电路由宽带宽前置放大器和改进的主从式锁存器组成,采用3.3 V单电压源,比较时钟超过10 GHz,差模信号电压输入量程为0.8 V,输出差模电压0.4 V,输入失调电压约2.5 mV;工作时钟10 GHz时,用于闪烁式A/D转换器可以达到5位的精度。     

基于SiGe虚拟衬底的低场迁移率提升140%的应变Si沟道NMOS器件 Cui Wei(崔伟)1,2,Tang Zhaohuan(唐昭焕)2, Tan Kaizhou(谭开洲)2, Zhang Jing(张静)2,

本文研究了一种应变SiGe沟道的NMOS器件,通过调整硅帽层、SiGe缓冲层,沟道掺杂和Ge组分变化,并采用变能量硼注入形成P阱的方式,成功完成了应变NMOS器件的制作。测试结果表明应变的NMOS器件在低场(Vgs=3.5V, Vds=0.5V)条件下,迁移率极值提升了140%,而PMOS器件性能保持不变。文中对硅基应变增强机理进行了分析。并利用此NMOS器件研制了一款CMOS倒向器,倒向器特性良好, 没有漏电,高低电平转换正常。     

采用噪声抵消技术的宽带SiGe HBT 低噪声放大器设计

宽带低噪声放大器的输入匹配需要兼顾阻抗匹配和噪声匹配.通常,这两个指标是耦合在一起的.现有的宽带匹配技术需要反复协调电路参数,在阻抗匹配和噪声匹配之间折衷,给设计增大了难度.提出一种噪声抵消技术,通过两条并联的等增益支路,在输出端消除了输入匹配网络引入的噪声,实现阻抗匹配和噪声匹配的去耦.基于Jazz 0.35 μm SiGe工艺,设计了一款采用该噪声抵消技术的宽带低噪声放大器.放大器的工作带宽为0.8-2.4 GHz,增益在 16 dB以上,噪声系数小于3.25 dB, S11在-17 dB以下.