本文设计并制作了f_T > 400 GHz的In_0.53Ga_0.47As/In_0.52Al_0.48As 铟磷高电子迁移率晶体管（InP HEMT）。采用窄栅槽技术优化了寄生电阻。器件栅长为54.4 nm，栅宽为2 × 50 μm。最大漏极电流I_DS.max为957 mA/mm，最大跨导g_m.max为1265 mS/mm。即使在相对较小的V_DS = 0.7 V下，电流增益截止频率f_T达到了441 GHz，最大振荡频率f_max达到了299 GHz。该器件可应用于太赫兹单片集成放大器和其他电路中。

本文基于0.1-μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管（GaAs pHEMT）工艺，研制了一款覆盖整个W波段的宽带低噪声放大器。提出了一种由双并联电容组成的旁路电路，能够提供宽带射频接地，减小了级间串扰，利于实现宽带匹配。采用双谐振匹配网络实现了宽带的输入匹配和最佳噪声匹配。实测结果显示，最大增益在108 GHz处达到20.4 dB，在66~112.5 GHz范围内，小信号增益为16.9~20.4 dB。在90 GHz处，实测噪声系数为3.9 dB。实测的输入1-dB压缩点在整个W波段内约为-12 dBm。

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（V_gs > V_th，V_ds = 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。

本文采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长原位SiNx栅介质制备了用于Ka波段高功率毫米波应用的AlN/GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMTs）。原位生长SiN_x栅介质显著抑制了栅反向漏电、栅介质/AlN界面态密度和电流坍塌。所研制的MIS HEMTs在V_GS= 2 V时最大饱和输出电流为2.2 A/mm，峰值跨导为509 mS/mm，在V_GS = -30 V时肖特基栅漏电流为4.7×10^-6 A/mm。采用0.15 μmT形栅技术，获得98 GHz的f_T和165 GHz的f_MAX。大信号测量表明，在连续波模式下，漏极电压V_DS = 8 V时，MIS HEMT在40 GHz下输出功率密度2.3 W/mm，45.2%的功率附加效率（PAE），而当V_DS增加到15 V时，功率密度提升到5.2 W/mm，PAE为42.2%。

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。

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。

基于90 nm InP HEMT工艺，设计了一款220 GHz功率放大器太赫兹单片集成电路，该放大器采用片上威尔金森功分器结构实现了两路五级共源放大器的功率合成。在片测试结果表明，200~230 GHz频率范围内，功率放大器小信号增益平均值18 dB。频率为210~230 GHz范围内该MMIC放大器饱和输出功率优于15.8 mW，在223 GHz时最高输出功率达到20.9 mW，放大器芯片尺寸为2.18 mm×2.40 mm。

提出了一种用于InP 高电子迁移率晶体管（high electron mobility transistor，HEMT）的分布式小信号等效电路建模方法。在采用的模型中考虑了分布电容效应，通过加入三个分布电容来表征。为了精确建模，在提取寄生电容时考虑到寄生电感引入的误差，首先提取了寄生电感。在达到50 GHz的InP HEMT中，小信号建模方法的有效性得到了验证。此外，在2～50 GHz频率范围内，S参数建模误差小于4%，这也证明了所提出建模方法的高建模精度。