文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.199801
中文引用格式: 郭方金,王維波,陳忠飛,等. 太赫茲固態(tài)放大器研究進(jìn)展[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2019,45(8):19-25.
英文引用格式: Guo Fangjin,Wang Weibo,Chen Zhongfei,et al. Research progress of THz solid state amplifier[J]. Application of Electronic Technique,2019,45(8):19-25.
0 引言
廣義上,太赫茲(THz)波指頻率處于100 GHz~10 THz(即對應(yīng)波長為3 mm~30 ?滋m)范圍內(nèi)的電磁波。太赫茲波處在毫米波到紅外之間的過渡區(qū)域,是宏觀經(jīng)典理論向微觀量子理論的過渡,如圖1所示[1]。由于大功率源以及相關(guān)檢測設(shè)備的缺乏,這個頻段很長一段時間沒有被科學(xué)家和工程師進(jìn)行相關(guān)研究,被稱為“太赫茲空隙”(THz gap)[1-6]。
由于處于微波和光波之間的位置,太赫茲波綜合了電子學(xué)以及光子學(xué)的一些特征,同時又有著它獨特的特性:(1)穿透性:太赫茲波可以以不同的衰減率穿過不同介質(zhì)。大氣對于太赫茲波有著復(fù)雜的吸收作用,在0.1 THz~1 THz之間的太赫茲頻段分布著多個大氣窗口,如140 GHz、220 GHz、340 GHz、410 GHz、667 GHz等頻率附近為大氣窗口。(2)分辨率:成像分辨率隨著電磁波波長減小而提高,將太赫茲波用于成像時分辨率好于微波。(3)光譜學(xué):不同固體和氣體材料對0.5 THz~3 THz的太赫茲波有不同的光譜特征,許多生物蛋白、半導(dǎo)體中電子和納米結(jié)構(gòu)共振頻率落在太赫茲頻段,使得太赫茲波可以用于材料無損檢測。(4)非電離性:因為太赫茲波光子能量低,并不會激發(fā)物體電離效應(yīng),使得太赫茲波應(yīng)用具有安全性。
正是因為以上特性,使得太赫茲波在太赫茲通信、太赫茲成像、無損探測、雷達(dá)、電子對抗和精確制導(dǎo)等方面有廣闊的應(yīng)用空間。體積小并且能夠產(chǎn)生足夠輸出功率、頻率靈敏度的太赫茲源是太赫茲技術(shù)發(fā)展面臨的最大瓶頸之一。在電子學(xué)向光學(xué)過渡的太赫茲頻段,信號可以由電真空器件、固態(tài)器件以及光學(xué)技術(shù)等多種方法產(chǎn)生,如圖2所示[1]。其中電真空器件能產(chǎn)生足夠高的輸出功率,但是體積較大,工作需要高電壓,使用壽命和長期可靠性差;光學(xué)太赫茲源具有極寬的輸出頻譜,且可調(diào)諧性能較好,輸出功率也較高;而固態(tài)器件的主要優(yōu)點是體積小、集成度高、可靠性高、規(guī)?;a(chǎn)后成本低且供電要求低。
固態(tài)器件主要指采用基于半導(dǎo)體的固態(tài)電子器件構(gòu)成的微電子集成電路,這些電路可以實現(xiàn)太赫茲源,以及對太赫茲信號進(jìn)行混頻、倍頻和放大等功能,實現(xiàn)對特定頻率的太赫茲波的產(chǎn)生與探測。目前通過固態(tài)器件可以獲得頻率超過2 THz的太赫茲源和達(dá)到THz的信號探測和處理[6]。在太赫茲系統(tǒng)中,由于信號很微弱,因此增益和輸出功率是THz系統(tǒng)最為重要的資源。放大器可以將微弱的太赫茲信號進(jìn)行放大,它決定了系統(tǒng)的作用距離、抗干擾能力以及通信質(zhì)量和靈敏度,是太赫茲系統(tǒng)最關(guān)鍵的部件之一,用各類半導(dǎo)體實現(xiàn)的固態(tài)放大器可以使太赫茲系統(tǒng)集成度高、體積小、重量輕、能耗低。所以,太赫茲固態(tài)放大器成為了最具發(fā)展和應(yīng)用前景的太赫茲電路。
本文將介紹基于化合物半導(dǎo)體的太赫茲固態(tài)放大器的研究進(jìn)展,重點介紹基于GaN HEMT工藝、InP HEMT工藝和InP HBT/DHBT工藝的太赫茲單片放大器研究進(jìn)展。
1 半導(dǎo)體材料和器件分類
按照時間順序,可以將以Ge、Si為代表的半導(dǎo)體劃為第一代半導(dǎo)體,第一代半導(dǎo)體以大的晶體尺寸和窄的線條寬度為技術(shù)水平標(biāo)志,其產(chǎn)品以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為代表,覆蓋了絕大部分的電子產(chǎn)品,推動了信息社會的快速發(fā)展。以砷化鎵(GaAs)、InP等Ⅲ-Ⅴ族化合物為代表的半導(dǎo)體可以劃為第二代半導(dǎo)體,第二代半導(dǎo)體以通信速度、信息容量和存儲密度為技術(shù)水平標(biāo)志,其產(chǎn)品形式以微波、光發(fā)射和接收器件為主,大大推動了微波、光通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以碳化硅(SiC)、GaN、氮化鋁(AlN)以及金剛石為代表的化合物可以劃為第三代半導(dǎo)體,第三代半導(dǎo)體主要以寬禁帶材料為主,禁帶寬度一般介于2 eV~7 eV之間。表1列出了Si、鍺化硅(SiGe)、GaAs、InP以及GaN半導(dǎo)體材料的特性參數(shù),可以看出,與第一代、第二代半導(dǎo)體相比,由于固有的寬禁帶寬度、高熱導(dǎo)率、高二維電子氣濃度、快的電子遷移率、高的擊穿電場等特性,使得以寬禁帶半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的第三代半導(dǎo)體器件具有大功率密度、抗輻射、耐高溫、超高頻等優(yōu)異性能[7-8]。
用于太赫茲頻段放大器的半導(dǎo)體器件,可以按照半導(dǎo)體材料簡單地分成兩類,一類是Si基器件,另一類是Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件。Si基器件主要為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)器件和SiGe雙極互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Bipolar CMOS,BiCMOS)器件,Ⅲ-Ⅴ族化合物器件主要包括GaAs贗配型高電子遷移率晶體管(Pseudomorphic HEMT,PHEMT)器件、GaAs改性高電子遷移率晶體管(Metamorphic HEMT,MHEMT)器件、InP HEMT器件、InP HBT器件和GaN HEMT器件。
在100 GHz以下頻段,尤其是RF頻段,Si基器件在半導(dǎo)體市場中占據(jù)主導(dǎo)地位,然而在太赫茲頻段應(yīng)用時,Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件比Si基器件更有優(yōu)勢,主要表現(xiàn)在:
(1)Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件比Si基器件有更高的電子遷移率,所以使得化合物基器件可以工作在更高的頻率;
(2)Ⅲ-Ⅴ族化合物基襯底材料電阻率比Si基襯底材料的電阻率高幾個數(shù)量級,所以在Ⅲ-Ⅴ族化合物基襯底上制作的傳輸線、電感等損耗更低,尤其對于功率放大器而言,低電阻率的襯底可以降低器件效率,由于趨膚效應(yīng)引起的寄生參數(shù)和襯底損耗可以使得最大振蕩頻率fMAX下降至少36%~50%,也會降低器件在高頻的增益[9]。
(3)Ⅲ-Ⅴ族化合物基材料往往是寬帶隙材料,所以Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件一般比Si器件具有更大的擊穿電壓。
然而相比Si基器件,Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件也有自己明顯的劣勢,主要表現(xiàn)在電路集成度低、成本高、長期可靠性差、器件模型不夠精確和可用仿真軟件少等。
雖然Si基器件主要應(yīng)用在100 GHz以下頻段,但是隨著工藝的進(jìn)步,器件特征尺寸越來越小,器件最大振蕩頻率越來越高,使得Si基器件也可以應(yīng)用在太赫茲頻段。另外,CMOS絕緣襯底上硅(Silicon on Insulator,SOI)技術(shù)和SiGe技術(shù)可以從很大程度上減少襯底損耗,并且SiGe器件也可以提供大的功率密度,這些改善都使得Si基器件在太赫茲頻段的應(yīng)用非常有潛力,只不過目前從性能上來說,Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件仍然優(yōu)于Si基器件。
2 基于GaN HEMT器件的太赫茲放大器研究進(jìn)展
20世紀(jì)90年代中期GaN HEMT誕生。GaN是寬禁帶材料,具有電子飽和速度高、擊穿場強(qiáng)高、SiC襯底導(dǎo)熱性好、抗輻照等特點,且在AlGaN/GaN界面上存在自極化和壓電等新的物理效應(yīng),其二維電子氣密度高達(dá)2×1013 cm-2,因此GaN HEMT器件具有高功率密度的能力。但是,由于GaN相對較低的電子遷移率、頻率特性不是很好,因此GaN HEMT器件可以用來進(jìn)行THz低頻段功率放大器的設(shè)計。
美國HRL實驗室在GaN HEMT器件和電路的研究上處于國際領(lǐng)先地位,該實驗室報道的用于毫米波、THz頻段的GaN HEMT T型柵器件性能如表2所示,表中列出了3種不同柵長T型器件的電流增益截止頻率fT、最大振蕩頻率fMAX、擊穿電壓Vbrk和50 GHz處最小噪聲系數(shù)Fmin。其中T4A器件fT=329 GHz和fMAX=558 GHz為目前已知的具有最高電流增益截止頻率和最大振蕩頻率的GaN HEMT器件。
2014年,文獻(xiàn)[10]報道了HRL實驗室應(yīng)用T3器件設(shè)計的單級G波段功率放大器,放大器測試結(jié)果表明,輸出功率密度296 mW/mm,電路增益4.5 dB,效率3.5%,這是報道的第一款GaN G波段功率放大器。文獻(xiàn)[11]報道了采用同樣的T3器件,實現(xiàn)了一款110~170 GHz的寬帶功率放大器,增益>25 dB,噪聲系數(shù)大約6 dB,飽和輸出功率12 dBm,可以看出GaN HEMT器件不僅具有高的飽和輸出功率,而且具有相對較小的噪聲系數(shù)。文獻(xiàn)[12]報道了采用T2器件設(shè)計的G波段功率放大器,電路采用4級電路結(jié)構(gòu),每級管芯大小為4 μm×25 μm,電路在149 GHz處有最大增益8.7 dB,測得芯片最大輸出功率為18.2 dBm,這是已報道的G波段最大輸出功率的GaN MMIC功放。
應(yīng)用GaN HEMT器件的太赫茲功率放大器報道很少,除了HRL實驗室的上述相關(guān)報道外,大部分報道集中在太赫茲頻段低端,也就是100 GHz附近。2006年,HRL實驗室在文獻(xiàn)[13]中第一次報道了W波段GaN功放,從此,關(guān)于W波段的GaN功放報道逐漸增多。2010年HRL實驗室報道了一款W波段功放,連續(xù)波條件下飽和輸出功率為842 mW,功率附加效率為14.7%,功率增益為9.3 dB[14]。2015年Quinstar公司報道了一款寬帶的W波段功放,電路工藝為HRL公司的T2工藝,芯片采用片上行波功率合成網(wǎng)絡(luò),連續(xù)波工作條件下,在75~100 GHz頻段最小輸出功率為2 W,峰值輸出功率為3 W,脈沖工作狀態(tài)下峰值輸出功率為3.6 W。芯片照片如圖3所示[15]。
2017年德國IAF(Fraunhofer Institute for Applied Solid-State Physics)研究所報道了第一款采用三維柵GaN HEMT器件的W波段功放,采用三維柵結(jié)構(gòu)器件可以有效克服傳統(tǒng)平面柵引起的短溝道效應(yīng)。報道的功放在86~94 GHz頻段輸出功率為30.6 dBm,功率附加效率為8%,功率增益為12 dB[16]。
2018年美國加州大學(xué)圣巴巴拉分校報道了一款N-ploar型GaN HEMT器件,器件柵長為75 nm,fT=113 GHz,fMAX=238 GHz,工作電壓20 V時,功率密度為8 W/mm@94 GHz,是目前為止報道的W波段最高功率密度的GaN器件[17]。
與國外相比,國內(nèi)在太赫茲GaN功放研究方面也取得了一系列成果,與國外差距不大。2016年中國電科55所報道了一款W波段功放[18],采用0.1 μm GaN HEMT器件,器件fT=90 GHz,fMAX=210 GHz,芯片在90 GHz最大輸出功率為1.17 W,功率附加效率為13 %,功率增益為11 dB,輸出功率密度為2.3 W/mm。2017年中國電科55所又報道了一款平衡式W波段功放[19],功放采用0.1 μm GaN HEMT工藝制造,電路采用三級結(jié)構(gòu),在88~93 GHz頻段,小信號增益大于15 dB,輸出功率大于2.5 W,91 GHz實現(xiàn)峰值輸出功率3.1 W,輸出功率密度為3.23 W/mm,這是目前為止國內(nèi)報道的最高功率的W波段功放,功放芯片圖和性能曲線如圖4所示。中國電科13所公布了一款G波段功放產(chǎn)品,在210~220 GHz頻段,小信號增益大于15 dB,輸出功率大于10 dBm。中國電科55所研制的一款G波段功放采用50 nm GaN HEMT工藝,在150~170 GHz頻段,小信號增益大于25 dB,是目前為止國內(nèi)最高增益的G波段GaN功放。
3 基于InP HEMT器件的太赫茲放大器研究進(jìn)展
InP是重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物材料之一,是發(fā)展太赫茲頻段芯片的首選材料。由表1可以看出,相比其他材料,InP電子遷移率具有很大優(yōu)勢,但是禁帶寬度較小,所以InP基器件可以用來進(jìn)行THz高頻、高增益、低噪聲的小信號放大器設(shè)計。InP基器件主要分為InP HEMT和InP HBT兩種,憑借優(yōu)異的頻率和增益性能,是用于THz芯片設(shè)計的最佳選擇。
近年來基于InP HEMT器件的太赫茲技術(shù)發(fā)展迅速,已經(jīng)開發(fā)出了100 nm、50 nm、35 nm、30 nm、25 nm柵長的典型器件,器件的fT、fMAX不斷提高,fMAX已經(jīng)可以達(dá)到1.5 THz,已經(jīng)研制了頻率在0.48 THz、0.67 THz、0.85 THz和大于1 THz的電路,在InP HEMT電路研究方面,美國諾格公司(Northrop Grumman)處在行業(yè)領(lǐng)先的位置。
2008年德國IAF研究所采用50 nm柵工藝技術(shù)制備了210 GHz低噪聲單片電路。該工藝采用溝道InGaAs含量為0.8的MHEMT材料,制備的管芯最大電流密度及最大跨導(dǎo)分別達(dá)到1 200 mA/mm及1 800 mS/mm。其管芯的fT和fMAX分別可達(dá)380 GHz及500 GHz,該電路可在180 GHz~210 GHz頻段內(nèi)增益達(dá)到16 dB,噪聲系數(shù)達(dá)到4.8 dB[20]。美國諾格公司(Northrop Grumman)2008年研制的35 nm InP HEMT器件,其fMAX達(dá)到了1.2 THz。2011年,諾格公司研制的0.65 THz低噪放在629~638 GHz增益達(dá)10 dB,在640 GHz其飽和輸出功率達(dá)到1.7 mW。該器件采用的是30 nm T型柵,材料是InAs/InGaAs組合溝道,管芯的最大電流密度和最大跨導(dǎo)分別達(dá)到900 mA/mm及2 300 mS/mm,其fT和fMAX分別為0.6 THz和1.2 THz[21]。2015年,諾格公司進(jìn)一步研制的1 THz低噪放,器件采用的是25 nm T型柵,其fT和fMAX分別為0.61 THz和1.5 THz,在1 THz處最大可用增益為3.5 dB。采用該工藝制備的10級CPW集成電路放大器,每級采用2 μm×4 μm管芯結(jié)構(gòu),測試結(jié)果顯示在1 THz處放大器增益為9 dB,在1.05 THz處增益為7 dB,這是目前為止報道的第一款可以工作在大于1 THz的放大器,電路照片和測試結(jié)果如圖5所示。該結(jié)果表明InP HEMT基放大器在THz高頻段潛力巨大,是未來THz放大器發(fā)展的重要方向[22]。2010年諾格公司報道了一款采用亞50 nm InP HEMT工藝的功放,芯片采用8路片上功率合成的方式,在217.5 GHz~220 GHz實現(xiàn)了輸出功率大于50 mW,是目前已報道的最大輸出功率的InP HEMT功放[23]。
國內(nèi)在InP HEMT器件和電路方面也進(jìn)行了許多卓有成效的工作,主要研究單位有中國電子科技集團(tuán)公司第55、第13研究所、中國科學(xué)院微電子研究所等,2016年中國電科第55研究所報道了基于自主70 nm InP HEMT工藝的W波段低噪聲放大器,芯片在75~110 GHz頻段,增益大于20 dB,噪聲系數(shù)小于3.5 dB。中國電科55所目前已經(jīng)成功開發(fā)了35 nm InP HEMT工藝,35 nm InP HEMT器件fT>400 GHz,fMAX>550 GHz。中國電科13所報道了基于90 nm InP HEMT工藝的220 GHz低噪聲放大器,增益為20 dB,噪聲系數(shù)為7.5 dB。
總體上,相比國外,國內(nèi)無論是在InP HEMT工藝水平還是電路性能上都差距比較大,今后還要加強(qiáng)在這一方向的研究。
4 基于InP HBT/DHBT器件的太赫茲放大器研究進(jìn)展
InP HBT/DHBT器件由發(fā)射極、集電極和基極組成,目前國外InP HBT器件發(fā)射極線寬已縮小到250 nm、200 nm、130 nm,fMAX>1 THz。InP HBT器件具有高頻率、高功率的特點,因而可以用來進(jìn)行THz功放的設(shè)計,InP HBT器件還具有相位噪聲低、頻帶寬、集成能力高的特點,因而可以用來進(jìn)行線性功放和超高速電路的設(shè)計,美國Teledyne公司在THz InP HBT電路研究方面處于行業(yè)領(lǐng)先的位置。
2011年美國Teledyne公司報道了130 nm InP DHBT技術(shù),發(fā)射區(qū)結(jié)面積為0.13 μm×2 μm,fT>520 GHz,fMAX>1.1 THz,共發(fā)射極擊穿電壓為3.5 V,這是當(dāng)時HBT器件的最高水平[24]。2013年Teledyne公司報道了采用130 nm InP DHBT工藝研制的670 GHz InP HBT放大器,在600~680 GHz頻段增益為20 dB,在片功率測試表明,585 GHz下飽和輸出功率為-4 dBm,670 GHz時飽和輸出功率為-7.5 dBm,這是已報道的工作頻率最高的放大器[25]。2015年,NGAS公司報道了600 GHz功率放大器,在傳統(tǒng)的200 nm InP HBT器件工藝基礎(chǔ)上將器件結(jié)構(gòu)從InP襯底轉(zhuǎn)移至SiC襯底,有效降低了HBT的結(jié)溫,提高了器件的高頻性能,制作的9級共發(fā)射極放大器小信號增益為9 dB,5級共基極放大器小信號增益為19 dB,這是目前報道的工作頻率最高的進(jìn)行了襯底轉(zhuǎn)移的放大器[26]。2014年諾格公司報道了一款220 GHz頻段的功率放大器,芯片采用250 nm InP HBT工藝,總的發(fā)射極面積為18 μm2,放大器在210~230 GHz頻段實現(xiàn)增益大約5 dB,在210 GHz實現(xiàn)最大飽和輸出功率90 mW,功率附加效率10%,這是在該頻段報道的最大功率附加效率的放大器[27]。2014年Teledyne公司報道了一款200 GHz左右的功放,功放采用250 nm InP HBT工藝,采用低插損的威爾金森功分器實現(xiàn)了3級16路功率單元的合成,芯片在10 dBm注入功率條件下,在210 GHz實現(xiàn)了23.2 dBm的功率輸出,在235 GHz實現(xiàn)了21 dBm的功率輸出,功率增益大于11 dB,在206~243 GHz頻段小信號增益大于24 dB,這是到目前為止第一款報道的在200 GHz以上頻段實現(xiàn)大于200 mW的MMIC芯片,代表了目前THz頻段大功率單片的最高水平[28]。
國內(nèi)在THz InP HBT/DHBT技術(shù)方面起步較晚,研制的電路主要集中在THz低頻段,研究單位主要包括中國科學(xué)院微電子研究所、中國電子科技集團(tuán)公司第55、第13研究所。近年來,國內(nèi)在InP HBT工藝和器件研究方面不斷進(jìn)步,器件fT、fMAX不斷提高,InP HBT功率放大器頻率達(dá)330 GHz左右,中國電子科技集團(tuán)公司第55研究所代表了國內(nèi)最高水平[29]。2013年,55所報道了采用臺面結(jié)構(gòu)和平面化技術(shù)在3英寸InP襯底上設(shè)計和制作了InGaAs/InP DHBT,fMAX=325 GHz,擊穿電壓為10.6 V,適合開發(fā)THz低頻段電路。2015年,該團(tuán)隊制作出了共基極四指In-GaAs/InP DHBT,發(fā)射極線寬縮短為0.5 μm,fMAX提高到535 GHz,擊穿電壓降至4 V[30]。2016年,55所報道了一款140 GHz左右HBT功率放大器,芯片采用0.5 μm InP DHBT工藝,電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用四級共射放大電路結(jié)構(gòu),采用威爾金森功分器進(jìn)行四路功率合成,放大器在140~160 GHz頻段內(nèi),小信號增益大于20 dB,140 GHz時飽和輸出功率達(dá)13.6 dBm[31]。2018年,55所報道了一款工作在H波段的HBT功率放大器,芯片采用0.5 μm InP DHBT工藝,工作頻帶為275~310 GHz,在300 GHz增益大于7.4 dB,在280 GHz實現(xiàn)最大增益12.5 dB,這是國內(nèi)報道的第一款工作在H波段的 InP HBT功放[32],芯片圖和S參數(shù)測試結(jié)果如圖6所示。
5 結(jié)論
THz固態(tài)放大器的發(fā)展是基于半導(dǎo)體技術(shù)和微波技術(shù)的共同進(jìn)步,目前Ⅲ-Ⅴ族化合物基THz固態(tài)放大器的研究已經(jīng)進(jìn)入THz頻段,以GaN HEMT、InP HEMT和InP HBT為代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件的技術(shù)進(jìn)步推動著固態(tài)放大器向THz頻域的不同方向發(fā)展。
GaN HEMT基器件特征尺寸目前已經(jīng)可以達(dá)到20 nm,器件最大振蕩頻率可以達(dá)到558 GHz,在G波段已經(jīng)可以實現(xiàn)18.2 dBm的功率輸出。所以未來一段時間內(nèi),GaN HEMT基固態(tài)放大器的發(fā)展主要集中在THz的低頻段,包括W、D、G甚至H頻段。GaN HEMT基固態(tài)放大器除了可以實現(xiàn)高功率放大器外,還可以實現(xiàn)相比GaAs、InP等具有高P-1、耐大功率的低噪聲放大器,是未來實現(xiàn)THz收發(fā)一體多功能芯片的首選。
InP HEMT基器件特征尺寸目前已經(jīng)可以達(dá)到25 nm,器件最大振蕩頻率可以達(dá)到1.5 THz,在1 THz處已經(jīng)研制成功了放大器芯片,增益為9 dB。所以未來InP HEMT基固態(tài)放大器是實現(xiàn)THz頻段高頻、低噪聲放大器芯片的第一選擇。另外,在THz低頻段,InP HEMT基固態(tài)放大器通過片內(nèi)合成的方式,也可以實現(xiàn)小功率的放大器芯片。
InP HBT基器件特征尺寸已經(jīng)可以達(dá)到130 nm,器件最大振蕩頻率大于1.1 THz,已經(jīng)實現(xiàn)670 GHz頻段 HBT芯片,另外InP HBT基放大器實現(xiàn)了200 GHz附近大于200 mW的功率輸出。所以未來在200 GHz~1 THz頻段進(jìn)行高功率、高增益、寬帶、高線性放大器研究,InP HBT基放大器一定會成為優(yōu)先選擇。
國內(nèi)在THz固態(tài)放大器研究上已經(jīng)取得了一定的基礎(chǔ)和成果,但是與歐美等發(fā)達(dá)國家相比,還有很大差距,在THz半導(dǎo)體材料設(shè)計、THz器件結(jié)構(gòu)設(shè)計、THz器件建模、THz電路設(shè)計、THz測試技術(shù)以及THz電路可靠性等一系列關(guān)鍵技術(shù)上,國內(nèi)還有很大差距,目前國內(nèi)還沒有可以批量工程化應(yīng)用的THz芯片。未來,隨著5G/6G技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、信息感知等技術(shù)的發(fā)展,太赫茲技術(shù)必將成為影響國民經(jīng)濟(jì)、國防現(xiàn)代化的關(guān)鍵技術(shù),未來需要太赫茲領(lǐng)域相關(guān)從業(yè)者不斷努力,共同推進(jìn)國內(nèi)太赫茲技術(shù)的進(jìn)步。
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作者信息:
郭方金,王維波,陳忠飛,孫洪錚,周細(xì)磅,陶洪琪
(南京電子器件研究所,江蘇 南京210016)