作者单位
摘要
1 华东师范大学 物理与电子科学学院,上海 200241
2 南通大学 交通与土木工程学院,江苏 南通 226019
提出了一种改进的高电子迁移率晶体管寄生电阻提取方法,该方法利用了特殊偏置点(Vgs > Vth,Vds = 0 V)的等效电路模型,推导了寄生电阻的表达式,采用半分析法对寄生电阻进行了优化。1 ~110 GHz S参数实测结果和仿真的S参数一致,证明该方法是有效的。
铟化磷高电子迁移率晶体管 等效电路模型 寄生电阻 器件建模 InP high electron mobility transistor(HEMT equivalent circuit model extrinsic resistances modeling 
红外与毫米波学报
2024, 43(1): 85
Chenglin Du 1,2Ran Ye 1,2,*Xiaolong Cai 1,2,**Xiangyang Duan 1,2[ ... ]Minhan Mi 3
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Mobile Network and Mobile Multimedia Technology, Shenzhen 518055, China
2 Wireless Product Planning Department, ZTE Corporation, Shenzhen 518055, China
3 School of Microelectronics, Xidian University, Xi’an 710071, China
The GaN HEMT is a potential candidate for RF applications due to the high frequency and large power handling capability. To ensure the quality of the communication signal, linearity is a key parameter during the system design. However, the GaN HEMT usually suffers from the nonlinearity problems induced by the nonlinear parasitic capacitance, transconductance, channel transconductance etc. Among them, the transconductance reduction is the main contributor for the nonlinearity and is mostly attributed to the scattering effect, the increasing resistance of access region, the self-heating effect and the trapping effects. Based on the mechanisms, device-level improvement methods of transconductance including the trapping suppression, the nanowire channel, the graded channel, the double channel, the transconductance compensation and the new material structures have been proposed recently. The features of each method are reviewed and compared to provide an overview perspective on the linearity of the GaN HEMT at the device level.
GaN HEMT linearity improvement transconductance reduction transconductance compensation nanowire channel graded channel 
Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 121801
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学, 西安 710071
2 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
3 天津市滨海新区微电子研究院, 天津 300459
提出了一种适用于低电压工作的毫米波AlN/GaN MIS-HEMT器件, 开展了材料外延结构的设计, 在SiC衬底上生长了AlN/GaN外延材料。基于此材料开展了器件制作, 优化了高温快速退火工艺, 获得良好的欧姆接触电阻。对所制备的器件进行直流测试, 结果显示, 电流输出能力为2.4 A/mm, 跨导极值为518 mS/mm, 小信号ft达到85 GHz, fmax大于141 GHz。在5G毫米波段28 GHz频率点测试了大信号特性, 当VDS =3 V时, 输出功率密度为0.55 W/mm, 功率附加效率(PAE)为40.1%; 当VDS = 6 V时, 输出功率密度为1.6 W/mm, PAE达到47.8%。该器件具有低压毫米波应用的潜力。
氮化铝/氮化硅 外延材料 低工作电压 毫米波 氮化铝势垒 AlN/SixN epitaxial material low operating voltage millimeter wave MIS-HEMT MIS-HEMT AlN barrier 
微电子学
2023, 53(5): 904
作者单位
摘要
西南交通大学 微电子研究所, 成都 611756
为了进一步提升P-GaN 栅HEMT器件的阈值电压和击穿电压, 提出了一种具有P-GaN栅结合混合掺杂帽层结构的氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)。新器件利用混合掺杂帽层结构, 调节整体极化效应, 可以进一步耗尽混合帽层下方沟道区域的二维电子气, 提升阈值电压。在反向阻断状态下, 混合帽层可以调节栅极右侧电场分布, 改善栅边电场集中现象, 提高器件的击穿电压。利用Sentaurus TCAD进行仿真, 对比普通P-GaN栅增强型器件, 结果显示, 新型结构器件击穿电压由593 V提升至733 V, 增幅达24%, 阈值电压由0509 V提升至1323 V。
氮化镓高电子迁移率晶体管 增强型 击穿电压 混合帽层 GaN HEMT enhancement-mode breakdown voltage hybrid cap layer 
微电子学
2023, 53(4): 723
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第五十八研究所无锡 214035
氮化镓功率器件凭借优异性能被抗辐照应用领域重点关注,为探究氮化镓功率器件抗γ射线辐照损伤能力,明确其辐射效应退化机制,针对增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)器件开展不同偏置(开态、关态和零偏置)条件下的γ射线辐照与不同温度的退火试验,分析器件电学性能同偏置条件和退火环境之间的响应规律。结果表明:随着γ射线辐照剂量的增加,器件阈值电压负漂,跨导峰值、饱和漏电流和反向栅泄漏电流逐渐增加,且在开态偏置条件下器件的电学特性退化更加严重;此外,高温环境下退火会导致器件的电学性能恢复更加明显。分析认为γ射线辐照剂量越高,产生的辐照缺陷越多,同时栅极偏压会降低辐照引发的电子-空穴对的初始复合率,逃脱初始复合的空穴数量增多,进一步增加了缺陷电荷的浓度;而高温环境会导致器件发生隧穿退火或热激发退火,有助于器件性能恢复。氮化镓功率器件的辐照损伤过程及机理研究,为其空间环境应用的评估验证提供了数据支撑。
增强型AlGaN/GaN HEMT器件 总剂量效应 偏置条件 电学性能 退火恢复 Enhanced AlGaN/GaN HEMT devices Total ionizing dose effect Bias conditions Electrical property Annealing recovery 
核技术
2023, 46(11): 110502
作者单位
摘要
江南大学 电子工程系 物联网技术应用教育部工程研究中心, 江苏 无锡 214122
研究了GaN基HEMT器件的失效热点行为。当VGS>Vth时,漏极电流ID主要为漏-源导通电流IDS,输运机制为漂移;当VGSGaN基HEMT 失效热点 高场区 热电子 GaN-based HEMT failure hot spot high field region hot electron 
微电子学
2023, 53(1): 170
Author Affiliations
Abstract
Engineering Faculty, Electrical and Electronic Department, Cankaya University, Ankara, Turkey
This study focuses on generating and manipulating squeezed states with two external oscillators coupled by an InP HEMT operating at cryogenic temperatures. First, the small-signal nonlinear model of the transistor at high frequency at 5 K is analyzed using quantum theory, and the related Lagrangian is theoretically derived. Subsequently, the total quantum Hamiltonian of the system is derived using Legendre transformation. The Hamiltonian of the system includes linear and nonlinear terms by which the effects on the time evolution of the states are studied. The main result shows that the squeezed state can be generated owing to the transistor’s nonlinearity; more importantly, it can be manipulated by some specific terms introduced in the nonlinear Hamiltonian. In fact, the nonlinearity of the transistors induces some effects, such as capacitance, inductance, and second-order transconductance, by which the properties of the external oscillators are changed. These changes may lead to squeezing or manipulating the parameters related to squeezing in the oscillators. In addition, it is theoretically derived that the circuit can generate two-mode squeezing. Finally, second-order correlation (photon counting statistics) is studied, and the results demonstrate that the designed circuit exhibits antibunching, where the quadrature operator shows squeezing behavior.
quantum theory squeezed state cryogenic low noise amplifier InP HEMT 
Journal of Semiconductors
2023, 44(5): 052901
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司 第十三研究所,河北 石家庄 050051
2 南通大学 交通与土木工程学院,江苏 南通 226019
3 华东师范大学 物理与电子科学学院,上海 200241
基于70 nm InP HEMT工艺,设计了一款五级共源放大级联结构230~250 GHz低噪声太赫兹单片集成电路(TMIC)。该放大器采用扇形线和微带线构成栅极和源极直流偏置网络,用以隔离射频信号和直流偏置信号;基于噪声匹配技术设计了放大器的第一级和第二级,基于功率匹配技术设计了中间两级,最后一级重点完成输出匹配。在片测试结果表明,230~250 GHz频率范围内,低噪声放大器的小信号增益大于20 dB。采用Y因子法对封装后的低噪声放大器模块完成了噪声测试,频率为243~248 GHz时该MMIC放大器噪声系数优于7.5 dB,与HBT和CMOS工艺相比,基于HEMT工艺的低噪声放大器具有3 dB以上的噪声系数优势。
铟磷高电子迁移率晶体管(InP HEMT 低噪声放大器(LNA) 太赫兹集成电路(TMIC) InP HEMT low noise amplifier(LNA) terahertz integrated circuit(TMIC) 
红外与毫米波学报
2023, 42(1): 37
刘一霆 1,2,3丁青峰 2,3,4冯伟 1,2,3朱一帆 1,2,3[ ... ]程凯 5
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 纳米技术与纳米仿生学院,安徽 合肥 230026
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 纳米器件与应用重点实验室,江苏 苏州 215123
3 江苏省纳米器件重点实验室,江苏 苏州 215123
4 上海科技大学 物质科学与技术学院,上海 201210
5 苏州晶湛半导体有限公司,江苏 苏州 215000
矢量测量是表征太赫兹波段天线与准光系统波束特性的主流技术。该文介绍了一种基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-electron-mobility transistor, HEMT)混频探测器的太赫兹矢量测量系统。该系统核心器件为以准光-波导为耦合方式的高灵敏度太赫兹混频探测器,在340 GHz频率外差模式下,其噪声等效功率达−113 dBm/Hz。为了抑制系统相位噪声,搭建了基于二次下变频原理的硬件电路。通过对固定位置天线的长时间测量,表明系统相位稳定度优于4°,系统最小可测功率达到119 nW。基于相干AlGaN/GaN HEMT混频探测器实现了太赫兹连续波幅度和相位分布测量,该工作为后续阵列化太赫兹矢量测量提供了基础。
矢量测量 太赫兹探测器 相干探测 高电子迁移率晶体管 氮化镓 vector measurement terahertz detector coherent detection HEMT GaN 
红外与激光工程
2023, 52(1): 20220278
作者单位
摘要
合肥芯谷微电子股份有限公司, 合肥 230011
L波段功率单管有增大功率的需求,但会面临体积较大的问题。基于0.5 μm工艺研发了GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)管芯,单芯功率达到300 W。通过负载牵引仿真提取模型的输入、输出最佳阻抗点。用高介电常数薄膜电路设计L-C网络,拉高芯片的输入输出阻抗,并抵消虚部。用微带电路设计两级阻抗变换的宽带功率分配器及合路器电路,进行四胞管芯合成。内置稳定电路、栅极和漏极供电偏置电路,实现高度集成化、小型化,以及50 Ω输入输出阻抗匹配。芯片总栅宽4×40 mm,在漏压50 V、脉宽40 μs、占空比4%的测试条件下,在0.96 GHz到1.225 GHz的宽带频段内,输出功率为60 dBm到61.2 dBm,效率为57.9%到72%,饱和功率增益大于14 dB。
L波段 内匹配 氮化镓 高电子迁移率晶体管 L-band internal matching GaN HEMT 
微电子学
2022, 52(6): 1050

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