课题基金基金详情
面向太赫兹应用的氮化镓基谐波增强型高电子迁移率晶体管研究
结题报告
批准号:
61674117
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
杨林安
依托单位:
学科分类:
F0404.半导体电子器件与集成
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
汪瑛、李杨、赵洪亮、刘虎、李玉梅、王家男、徐洋、严霏、邹浩
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
本项目面向新一代氮化镓基单片集成太赫兹收发系统核心电子器件的设计和工艺实现,研究与平面工艺全兼容的高电子迁移率晶体管新型太赫兹器件,重点集中在器件的高次谐波调控新机理、新结构和新工艺,旨在实现高功率密度的200-300 GHz信号的产生、调制解调、混频、倍频等核心功能。研究采用肖特基-欧姆接触复合电极结构、非均匀势垒结构和浮空场板结构来调控二维电子气沟道电场,从而控制沟道内电子畴的形态和强度、以及电子温度,结合源漏区掺杂浓度的梯度变化,以增强高电子迁移率晶体管沟道漏极区的空间电荷扰动从而形成电子畴,实现器件的非线性跨导输出特性,以降低基波分量提高谐波分量,有利于高功率混频倍频太赫兹信号的产生。
英文摘要
The project is on the study of novel structural HEMTs that are compatible with planar device fabrication process for terahertz application. The devices will be employed in next generation terahertz systems based on GaN monolithic ICs. The emphasis is put on the new mechanism, structure and process of enhancing harmonic-frequency components of THz devices, aimed at achieving the generation, modulation-demodulation, mixing and frequency multiplication of high power density signals at 200-300 GHz. In Particular, we propose a Schottky-ohmic composite contact instead of traditional ohmic contact for HEMTs which aims to modulate the electric-field in 2DEG channel in order to promote formation and propagation of multiple electron domains, thereby, enhancing the harmonic-frequency components. We also propose a novel device structure in the gate-drain region of HEMTs by using Schottky contact and thickness modulation of barrier layer above 2DEG channel, which aims to enhance the perturbation of spatial charges by means of drastically fluctuating the electric-field in the drain region in order to achieve an extremely non-linear transconductance, thereby, the high component of harmonic in terahertz frequencies.
提出在长沟道AlGaN/GaN-HEMT栅极和漏极之间的AlGaN势垒层中引入凹槽结构,通过凹槽结构对沟道内2DEG浓度的调控,进一步实现了栅极电压对沟道电场的调控,促进了沟道内电子畴的形成和稳定传播,产生太赫兹频率振荡。瞬态仿真研究了凹槽深度和长度对沟道电场分布的调控情况,在凹槽长度280 nm、深度为13 nm时,300nm栅长HEMT振荡频率为893GHz,IRF/IAV为7.2%。提出引入T形凹槽势垒层结构以提高调控效率,使器件具有了产生可调谐双频振荡的新特性,当栅偏压为0~0.2V 时,器件可获得频率范围分别约为0.6~0.63THz 和1.2~1.39THz的双频振荡。提出在GaN-HEMT器件中引入p-GaN岛状埋层结构,通过改变p-GaN岛埋层的掺杂浓度以及位置来调整2DEG沟道内电子浓度分布,在栅长200 nm的HEMT器件中仿真实现了344GHz ~ 377GHz基波振荡频率、If1 / Idc为2.4%~3.84%可调控范围。理论仿真基础上,工艺实现了凹槽结构AlGaN/GaN HEMT器件、凹槽场板复合结构的HEMT器件,验证了非对称势垒层对二维电子气的耗尽作用,并且对沟道电场起到调控作用,且凹槽结构能够降低栅电极边缘的峰值电场4.5%~16.8%,器件的击穿特性提高42.2%,截止频率fT可提高9%,其中复合结构的HEMT器件的JFOM系数提高率为173.2%。设计和实现了基于精确通孔刻蚀工艺的碳化硅衬底上的SIW结构传输线和滤波器,传输线在220 GHz的损耗仅有0.45 dB/mm,中心频率183 GHz的滤波器插入损耗仅为1 dB。同时研制成功了中心频率为185GHz,相对带宽9.7%,插入损耗1.55dB,且拥有两个带外零点的三腔体过模滤波器,体积缩小为1×1.1×0.1 mm,上频带引入两个带外零点实现了-40dB的带外特性。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Enhancement of Negative Differential Mobility Effect in Recessed Barrier Layer AlGaN/GaN HEMT for Terahertz Applications
用于太赫兹应用的凹陷势垒层 AlGaN/GaN HEMT 中负微分迁移率效应的增强
DOI:10.1109/ted.2019.2893640
发表时间:2019-02
期刊:IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES
影响因子:3.1
作者:Hongliang Zhao;Lin-An Yang;Zou Hao;Xiao-Hua Ma;Yue Hao
通讯作者:Yue Hao
Substrate Integrated Waveguide Structural Transmission Line and Filter on Silicon Carbide Substrate
碳化硅基板上的基板集成波导结构传输线和滤波器
DOI:10.1109/led.2017.2734947
发表时间:2017-09
期刊:IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS
影响因子:4.9
作者:Li Yang;Yang Lin-An;Zou Hao;Zhang Heng-Shuang;Ma Xiao-Hua;Hao Yue
通讯作者:Hao Yue
DOI:10.1049/el.2016.3808
发表时间:2017
期刊:Electronics Letters
影响因子:1.1
作者:Li Yang;Yang Lin-an;Wang Shao-bo;Du Lin;Hao Yue
通讯作者:Hao Yue
1–30GHz ultra-wideband low noise amplifier with on-chip temperature-compensation circuit
具有片上温度补偿电路的 1-30 GHz 超宽带低噪声放大器
DOI:10.1587/elex.15.20180804
发表时间:2018
期刊:IEICE Electronics Express
影响因子:0.8
作者:Lin Yang;Lin-An Yang;Taotao Rong;Zhi Jin;Yue Hao
通讯作者:Yue Hao
A New Lattice-matched In0.17Al0.83N ~ GaN Based Heterostructure IMPATT Diode for Terahertz Application
一种用于太赫兹应用的类似于 GaN 基异质结构 IMPATT 二极管的新型晶格匹配 In0.17Al0.83N
DOI:10.1088/1361-6641/ab4786
发表时间:2019
期刊:Semiconductor Science and Technology
影响因子:1.9
作者:Li Xiusheng;Yang Lin'An;Ma Xiaohua;Hao Yue
通讯作者:Hao Yue
氮化镓基高功率低噪声太赫兹IMPATT二极管研究
  • 批准号:
    61974108
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    杨林安
  • 依托单位:
氮化物半导体THz电子器件关键技术研究
  • 批准号:
    61274092
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    杨林安
  • 依托单位:
新型AlGaN/GaN太赫兹耿氏二极管研究
  • 批准号:
    61076079
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    39.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    杨林安
  • 依托单位:
一种应用于AlGaN/GaN微波功率器件的场板栅结构理论模型和新工艺研究
  • 批准号:
    60676048
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    杨林安
  • 依托单位:
国内基金
海外基金