研制了一种T型栅长为90 nm的InP基In0.52Al0.48As/In0.65Ga0.35As赝配高电子迁移率晶体管(PHEMTs).该器件的总栅宽为2×25 μm,展现了极好的DC直流和RF射频特性,其最大饱和电流密度和最大有效跨导分别为894 mA/mm和1640 mS/mm.采用LRM+ (Line-Reflect-Reflect -Match)校准方法实现系统在1~110 GHz全频段内一次性校准,减小了传统的分段测试多次校准带来的误差, 且测试数据的连续性较好.在国内完成了器件的1~110 GHz全频段在片测试,基于1~110 GHz在片测试的S参数外推获得的截止频率ft和最大振荡频率fmax分别为252 GHz和394 GHz.与传统的测试到40 GHz外推相比,本文外推获得的fmax更加准确.这些结果的获得是由于栅长的缩短,寄生效应的减小以及1~110 GHz全频段在片测试的实现.器件的欧姆接触电阻率减小为0.035 Ω·mm.

采用减小栅长 (Lg)的方法可以显著提高磷化铟基高电子迁移率晶体管( InP HEMT)器件的直流和微波性能, 并使器件的工作频率上升到太赫兹频段。采用 T形栅工艺制备了 70 nm栅长的 InP HEMT器件, 器件的直流跨导达到了 2.87 S/mm, 截止频率 ft和最大振荡频率 fmax分别为 230 GHz和 310 GHz。对器件的寄生参数进行了提取和去嵌入, 得到了器件的本征 S参数。采用经典的 9参数模型拓扑结构对器件进行了小信号建模, 模型仿真与测试结果拟合良好。针对电流的短沟道效应, 采用电流分段的方法来拟合 I-V曲线, 取得了较好的拟合结果。最后采用 Angelov模型对器件的电容进行建模, 并最终建立了器件的大信号模型。

太赫兹倍频器是实现太赫兹源的重要途径之一。基于线性叠加技术，研制了0.38 THz单级无源四倍频单片。采用平面环形巴伦与正交混合网络级联的方式，设计了四路移相功分结构，通过零电长度合成，实现了单级四倍频，同时基波和其他无用谐波得到了很好的抑制。设计中先对无源结构进行三维电磁场仿真，然后与有源部分联合仿真优化，在370~410 GHz 频率范围内，变频损耗小于25 dB。