一、Influence of Velocity Overshoot Effect on High Frequency Perform- ance of AlGaAs / GaAs HBT's（论文文献综述）
王维波[1]（2019）在《微波毫米波单片集成电路设计技术研究》文中进行了进一步梳理随着微波单片集成电路技术的发展,毫米波MMIC芯片的制造加工技术日益成熟,由于毫米波具有分辨率高、带宽大等特点,已经逐渐在雷达探测、毫米波成像、精确制导、点对点局域通信、毫米波防撞雷达等军民领域得到大量应用。近年来,随着“大数据”、“人工智能”及移动互联网时代的来临,万物互联的智能化需求日益迫切,人类需要快速、实时地在任何地点能够处理海量的信息,传统的3G、4G移动通信技术的带宽瓶颈愈加凸显,因此,迫切需要更大带宽的移动通信技术来适应这种新技术的发展,然而,由于微波技术多年的发展,低频段频谱资源已经拥挤不堪,迅速衰竭,无线通信及设备技术不得不向毫米波及更高频段寻找资源,5G毫米波通信技术便应运而生,迅速成为当前工业界及学术界的研究热点。相比传统的通信技术,5G通信技术具有更高的调制带宽、更复杂的调制模式,因此对系统的线性度指标和EVM指标有着更高的要求,然而,由于毫米波芯片工作频率的提高,其噪声系数、线性度、相位噪声、效率等关键性能指标较低频出现明显的恶化,虽然毫米波工作可以在理论上提供丰富的带宽资源,但是器件及电路性能又会因为高频工作而形成不可避免的损失,使得毫米波通信用芯片的研发更为艰难。虽然毫米波MMIC芯片已经在不同领域得到应用,但是大多数芯片产品集中在传统的探测、雷达领域,尚未形成全面面向线性度、EVM、效率等通信系统关键指标兼顾的设计方法,加之高频电磁场耦合效应明显增加、电磁场仿真技术的精度恶化等原因,导致毫米波电路设计技术出现很多新的挑战,本文在这种背景下,通过仔细研究器件模型在高频出现的新情况,探索了毫米波高精度模型提取方法,面向毫米波通信系统的要求,研究不同功能电路的设计理论和方法,最终完成了LNA、PA、Mixer、Multiplier及VCO多种芯片的设计和实际验证,通过这些芯片的设计与制作,为5G毫米波通信电路设计探索了一些重要的思路方法。主要研究内容及研究成果分为以下几个方面:1.为了提高毫米波MMIC设计的精度和成功率,本文研究了毫米波器件模型提取技术。从分析器件模型在高频工作时的分布效应、寄生效应等方面开始,分析了器件模型在毫米波工作时的特点,研究了器件的自热效应、DC-AC色散效应,分布效应等几种高频效应以及电磁场仿真边界条件校准技术,分析了目前使用毫米波器件模型的主要误差来源,提出了一种栅宽、栅指数可以任意精确缩放的小信号模型提取技术,为后续的电路设计提供了很好的基础。2.研究了毫米波功率放大器的效率与线性度兼顾设计问题,通过分析高效率放大器设计中的谐波控制、低损耗匹配网络、有源动态偏置、及高线性“甜区”设计等几种关键技术,研究了器件谐波控制技术和线性度技术的关系及折中的设计方法,同时对功率放大器设计中最为重要的奇模振荡、杂散及分频、栅电流设计等问题进行了研究,最终利用“甜区”偏置和高效率谐波控制补偿结合的方法实现了线性度和高效率性能的折中设计,通过一种Ka波段平衡式功率放大器和一种W波段高功率放大器验证了设计方法的准确性,实现了毫米波通信发射系统关键芯片的设计技术研究。3.研究了毫米波VCO低相位噪声设计技术。通过分析相位噪声的形成机理和物理来源,对比不同形式拓扑结构的VCO电路,讨论了低相位噪声VCO设计的关键技术,通过负阻振荡方法研究了电路的起振和稳定条件对VCO设计的指导作用,详细研究了振荡器地相位噪声设计的偏置选择方法,归纳总结了互相锁定技术在低相位噪声VCO设计中的关键作用,最终通过制作Ka波段和W波段两种VCO MMIC,为高频通信系统的信号源开发做出了探索。4.为了提高毫米波混频器和倍频器的相位噪声、线性度等性能,研究了电路平衡性对电路线性度、相位噪声等性能指标的影响,总结了混频器和倍频器的相位噪声及非线性的来源,分析了巴伦、正交耦合器不平衡性对通信系统的相位噪声及线性度的影响机理,并提出了相应的设计改进方法;同时从二极管非线性模型,高性能混频二极管技术方面研究了限制无源混频器中工作带宽和性能的因素;分析了二极管饱和特性和IQ混频器镜像抑制度的关系,研究了混频器交调信号的产生机理和主要来源和线性化设计技术。最终参考这些理论设计了Ka波段管堆式双平衡混频器、W波段单平衡混频器、C波段宽带IQ混频器和V波段IQ混频器等多款混频器芯片;同时研究了毫米波倍频源的设计方法,通过分析不同电路拓扑的优缺点,分析了E类倍频、平衡式倍频、F类倍频等类型的设计方法,对倍频器及其缓冲放大器的设计要点进行了分析,最终实现了Ka波段高抑制度有源四倍频器芯片及完整的毫米波系统变频电路的设计方案。5.为了提高毫米波低噪声放大器的设计精度,研究了毫米波低噪声放大器的精确设计方法。从分析器件的噪声性能及不同噪声模型的区别入手,结合经典的两端口噪声理论,仔细分析了器件单指栅宽和栅指数的寄生、分布效应,研究了器件偏置点对噪声系数如何施加影响,最终提出了一种可以精确量化的低噪声设计放大器方法,分析得出了最佳单指栅宽和栅指数、最佳偏置工作点、最佳负反馈电感等条件的精确量化依据,同时根据理论分析并提出了面向宽带、窄带要求工作时低噪声放大器设计的设计流程,通过一款W波段低噪声放大器芯片验证了设计理论的正确性,为毫米波接收前端的设计打下了基础。本论文中通过研制几种典型的毫米波电路MMIC,对相关电路设计理论和方法进行了细致的探索,这些理论和方法具有一定的学术和工程价值,文中所有芯片的制作和研制均是基于南京电子器件研究所（NEDI）的化合物半导体工艺平台,其中多款产品已经大量在通信等装备中使用,解决了我国在毫米波雷达、通信领域中一些关键性元器件的国产化,为我国自主研发毫米波芯片做出了一定的探索。本论文主要有以下几种创新性研究成果:（1）提出了一种可有效提高毫米波器件模型精度,并在毫米波频段可实现精确缩放的分布式器件建模技术。研究了毫米波器件模型提取技术中的误差来源,通过对器件高频分布效应、交直流色散效应,以及等器件模型精度的分析,提出了无源校准结构设计和电磁场仿真误差修正方法。利用该模型,设计并制备出输出功率大于5W的3mm波段氮化镓功率放大器芯片,技术指标国际领先。（2）采用F类功率放大和“线性甜区”结合的方法,设计并制备了一种平衡式Ka波段高效高线性中功率放大器芯片。芯片具有附加效率高、线性度指标优良、对负载阻抗变化不敏感等优点,已经成功用于国内的军民电子领域。（3）提出了一种基于最小噪声系数、噪声电阻、器件尺寸等物理参数分析的毫米波低噪声放大器芯片的全局优化性设计方法,避免了传统低噪声电路设计经验引入的随意性,并设计出一种W波段平衡式低噪声芯片,实测结果表明噪声系数等性能良好。
刘敏[2]（2016）在《InP/InGaAs HBTs电学特性及质子辐照研究》文中研究表明与同质结双极型晶体管相比,异质结双极型晶体管具有更为优越的频率特性。在众多HBT材料体系中,InP/InGaAs材料具有较大的禁带宽度、较高的饱和电子漂移速度以及良好的热导性、低噪声等优良特性,由其制备的HBT器件在商业用途和军用卫星的高性能电子通讯系统中有很大的应用前景。人造卫星在轨飞行过程中,会受到各种高能带电粒子的辐射,这些辐射对电子器件的性能有着强烈的影响,导致器件异常或失灵。为了更好地预估器件在空间环境中的运行情况,我们很有必要研究器件在辐射环境中的退化机制。质子是空间辐照环境中主要的辐射粒子,本文仅讨论质子辐照对InP/InGaAs HBTs器件的电学特性的影响。本文主要是从理论和实验两个方面,对InP/InGaAs异质PN结和InP/InGaAs HBTs两种器件的辐照效应进行了系统的研究。通过建立InP/InGaAs HBTs器件三维数值仿真模型,从理论上指导器件辐照实验,包括辐照剂量和能量等实验参数的确定。对辐照前后器件交直流参数进行测试分析,结合仿真软件,确定出辐照损伤机制和损伤区域,为开展器件的抗辐射加固奠定理论基础。主要研究工作和研究结果如下:1.基于SRIM仿真很好地解释了不同质子辐照条件下对InP、InGaAs材料和InP/InGaAs异质结产生的影响。不同条件就是相同能量条件下,剂量不同;相同剂量条件下,能量不同。不同剂量的仿真相当于一个剂量累积的过程,随着质子辐照剂量的增加,质子辐照引起的空位浓度逐渐增加,然而空位类型不会发生变化;不同能量的损伤机理却不同,用非电离能量损失（NIEL）的理论进行解释。非电离能量损失（NIEL）随着入射质子能量的增加而变小,从而造成了更少的空位密度,这很好地解释了低能量的质子比高能量的质子引起的退化更严重。入射质子能量越大,其速度就越快,与靶材的相互作用截面越小,造成的损伤越小。2.器件模型是连接电路设计和器件工艺的桥梁,一个准确的器件模型不仅能够反应器件的真实工作情况,还能预测器件在非正常环境下,比如辐照,可能发生的故障。通过建立InP/InGaAs HBTs器件三维数值仿真模型,从理论上指导器件辐照实验,包括辐照剂量和能量等实验参数的确定。首先建立InP/InGaAs HBTs器件数值仿真模型,正确描述器件的速度过冲以及弹道输运效应;然后对质子辐照引起的位移效应进行模拟,研究不同辐照条件对InP/InGaAs HBTs器件的直流特性和交流特性等器件特性的影响,为辐照实验的开展提供理论支持。为了简化模型,只将简单的空位加入Sentaurus陷阱模型中。3.开展了 InP/InGaAs异质PN结和HBTs器件的质子辐照效应实验研究。采用不同能量和剂量的质子辐照,对辐照前后PN结I-V和C-V特性以及HBTs器件的直流、交流特性进行详细地测试和分析。测试结果显示:在相同的质子辐照能量条件下,异质PN结界面处的界面态密度以及HBTs器件的电流增益和截止频率的衰退随着质子辐照剂量的增加而变大;相同的质子辐照剂量条件下,低能量的质子辐照会造成更大的界面态密度以及更为严重的器件电流增益和截止频率的衰减。4.结合Sentaurus器件仿真软件和计算模型,讨论了 InP/InGaAsDHBTs器件的质子辐照退化机制。仿真结果和实验结果吻合的很好,器件参数随质子注量的退化趋势与实验结果相一致。在相同的质子能量条件下,随着质子剂量的增加,器件增益与截止频率退化逐渐增加;在相同的质子剂量条件下,3MeV能量的质子比10MeV的质子造成更大的损伤,因为它在器件有源区淀积的能量更多。增益退化表现为集电极电流变化不大,基极电流增大较明显,其原因是质子辐照引入的复合中心导致BE结空间电荷区及表面复合电流增加;特征频率下降是由于由于质子辐照引起电容、集电极电阻增大以及载流子的迁移率下降。归根结底,器件特性退化还是因为质子辐照在半导体器件内部产生了位移损伤。
冯尚功[3]（2012）在《GaInP/GaAs异质结晶体管的无条件稳定特性研究》文中进行了进一步梳理由于GaAs HBT功率器件在微波毫米波单片集成电路（MMIC）、高速数字电路、光通信、无线移动通讯基站系统、手机终端系统、军用雷达系统等方面的巨大应用前景,使之成为开发射频及微波功率放大器的主要技术之一。但由于GaAs HBT等功率器件的尺寸较大,输入输出反馈强,会导致功率放大器稳定性低,易于自激振荡,从而困扰器件的建模、测试和应用；而且大尺寸器件也会在IC应用中引起大的功耗与热处理问题。而本文主要针对器件稳定性问题对器件进行优化研究,提出新的解决方法并进行验证。本课题的研究重点即是探索通过器件物理参数的优化设计,研究GaAs异质结双极晶体管（HBT）功率晶体管的无条件稳定特性,在兼顾器件高频功率增益及输出功率的同时,力图得到从低频（下限频率至少小到1GHz左右）到高频均为无条件稳定的HBT功率器件,从而避免使用外加的稳定网络。本课题是在实验基础上对器件进行计算机模拟,使用Synopsys Sentaurus TCAD软件对器件进行建模并对模型参数拟合修正,在有了很好的拟合度的基础上我们对器件物理参数进行优化,分析出各主要参数对器件无条件稳定性的影响。我们的主要工作如下：（1）.在实验数据的基础上,选用合适的物理模型,并利用直流特性对器件模型参数进行修正,修正的参数有GaInP禁带宽度、介电常数、GaAs驰豫时间等材料参数,也对所采用的SRH、Auger、Radiative复合模型进行了完善；同时对于各材料介面和表面处的载流子复合进行了定义。通过实验拟合我们得到一套比较符合实际的虚拟器件模型。（2）.研究器件的无条件稳定性,得出稳定因子K。分别改变器件物理参数,分析出每个参数的变化对器件稳定性的影响。本课题分别对器件基区、发射区、集电区的厚度和掺杂浓度对K的影响进行了研究,并进行了等效电路级优化分析。（3）.根据上面的分析结果选取一组物理参数设计GaInP/GaAs HBT,使之能满足我们的稳定性要求。之后给出了该器件的直流、高频特性,说明本课题所提出的方法的可行性。研究结果表明：GaInP/GaAs HBT器件物理参数对其稳定性有着很明显影响；通过优化器件各外延层参数本文得到了在Vbe=1.35V,Vce=2.0V的偏置条件下工作频率低至100M的无条件稳定器件,此时fmax=45GHz,功率增益比优化前降低幅度小于20%,说明文中所提方法具有实用价值,并为其他材料类型和器件类型的功率器件的稳定性设计提供有价值的参考。
许俊瑞[4]（2012）在《超高速InP器件的数值仿真研究》文中研究指明InP材料具有较大的禁带宽度、较高的电子漂移速度以及良好的热导性、低噪声等优良特性，所以由其制备的HBT器件具有较高的电流增益、较好的频率特性，是实现超高速电路、微波、毫米波电路和光传输网络的重要器件。因为器件模拟可以缩短生产周期、降低生产成本，还可以给出器件直观的立体图，所以针对InPHBT器件建立精确的数值仿真模型对实验设计生产以及工艺优化具有十分重要的指导意义。本文主要对InP/InGaAs DHBT建立了二维流体动力学的仿真模型，并在此基础上加入了迁移率模型、产生复合模型、能带模型、热电子发射模型和隧穿模型，采用仿真软件ISE TCAD。所建模型能够较好地描述异质结器件的载流子输运过程以及材料的速度过冲等特殊的物理效应。本文对InP DHBT器件的结构原理以及优良特性进行了分析比较，仿真了直流特性、交流特性和击穿特性，得到器件的最大增益为65，共发射极击穿电压大于7V，截止频率fT为154GHz，最高振荡频率fmax则达到了253GHz。仿真研究表明由于异质结界面存在导带不连续和价带不连续，所以热电子发射模型和隧穿模型对模拟异质结界面的载流子输运特性具有重要的影响，同时可以通过采用缓变基区、δ掺杂层以及超晶格结构来降低异质结界面的导带差，减小DHBT器件的电流阻挡效应。将仿真结果同实验结果进行了对比，得到了很好的一致性，验证了所建模型的正确性，为进一步开展器件实验研究奠定了基础。
康亮[5]（2011）在《InP基HBT的数值仿真研究》文中研究指明异质结双极晶体管（HBT）具有高频、高速、功率密度高、相位噪声低、线性度好等特点,在低相位噪声振荡器、高效率功率放大器、宽带放大器中都有广泛的应用。随着HBT应用的不断开展,建立精确的器件模型并对其进行模拟,这对集成电路的设计与生产都有着十分重要的指导意义。因为器件模拟可以缩短生产周期,大大降低成本,对未来的发展方向有很好的预见性。InP/InGaAs材料具有很高的电子迁移率,将它应用于HBT器件中,可以得到很高的电流增益和很好的高频性能。为了能够准确地模拟InP/InGaAs材料的HBT,本文采用了流体动力学模型（HD）,在流体动力学模型中,载流子的平均能量中含有动能项,由于在小尺寸的半导体器件中,载流子的平均速度非常的高,所以动能项已经不能忽略。考虑InP/InGaAs材料的基本属性,本文首先建立了低场迁移率模型、高场迁移率模型,所建立的模型能够较好地反映材料的载流子输运过程和实际的速度电场关系。针对HBT器件的基本物理过程,本文还建立了相应的SRH复合模型、Radiative复合模型、俄歇复合模型和热电子发射模型,仿真得到较为准确的器件直流特性。基于仿真的结果,研究了影响器件性能的基本因素。论文的最后探讨了几种重要的HBT器件制造工艺,为进一步开展器件工艺实验研究奠定了基础。
苗昂[6]（2008）在《InP基PIN光探测器＋HBT单片集成光接收机前端的研究》文中研究说明本论文的工作是围绕任晓敏教授为首席科学家的国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“新一代通信光电子集成器件及光纤的重要结构工艺创新与基础研究”（项目编号:2003CB314900）、任晓敏教授承担的教育部高等学校博士学科点专项科研基金“基于RCE光探测器和HBT的单片集成（OEIC）高速光接收模块”（项目编号:20020013010）以及黄永清教授和黄辉副教授分别承担的国家高技术研究发展计划（863计划）“高性能InP基、GaAs基谐振腔增强型长波长光探测器”（项目编号:2003AA31G050）、“自主创新WDM集成解复用光探测器和关键工艺研究”（项目编号:2003AA312020）等项目展开的。随着光纤通信技术的迅速发展,带宽需求不断增大,光纤通信正向以智能化、集成化、低成本和高可靠性的新一代光通信网络演进。光电集成器件较分立封装的光电组件具有尺寸小、光电连接产生的寄生效应低、成本低、性能优越和可靠性高等诸多优点,满足了光通信进一步发展的要求,因此成为全世界光通信和光电子领域所关注的研究热点。在任晓敏教授的精心指导下,作者就InP基PIN光探测器和HBT分立器件的基本理论、测试理论、建模理论、制作工艺以及单片集成光接收机的前端电路和工艺展开了深入细致的研究工作,并取得以下研究成果:一、在PIN光探测器方面1.在光探测器的测量方面,提出了一种更为完备的光外差法测量光探测器高频响应的校准方法,该校准方法可以同时消除额外夹具和激光器的输出波动对测量结果的影响,测量精度得以大幅提高;提出了一种更为完备的扫频法测量光探测器S21参数的校准方法,该校准方法利用流图分析,全面考虑并去如端口间反射以及夹具响应等误差因素,测量精度得以明显提高;建立了光探测器的自动光谱响应测试系统,该系统无需复杂的聚焦系统和光强均匀化设备,即可以准确获得光探测器的绝对量子效率。2.提出了利用螺旋电感提升光探测器频率响应的方法,理论和初步试验的结果表明在不减少光探测器有源区面积的情况下,通过增加光探测器输出端电感可以降低由光探测器结电容带来的频率响应限制,从而提升光探测器的频率响应。3.采用遗传算法完成了分立PIN光探测器小信号等效电路模型的参数提取,克服了以往单一利用软件提取光探测器模型的限制。提出了一种自适应遗传算法,该算法根据个体适应度和种群适应度均值的相对关系自动调节交叉概率和变异概率,克服了传统遗传算法容易出现的局部极值的问题,提高了计算效率和准确度。4.利用本实验室的工艺线,参与完成了分立InP基PIN光探测器的制备。在台面面积为22×22μm2的情况下,PIN光探测器3dB带宽达到15GHz。二、在HBT分立器件方面1.提出了一种通过测量HBT芯片PAD处于开路、短路状态下的S参数来去除PAD寄生效应的方法,该法使建立的模型更接近真实的器件特性,为后续集成器件的仿真提供了可靠的保障。2.采用所提出的自适应遗传算法完成了分立HBT的小信号等效电路模型的参数提取。所建立模型的高频特性与实际器件的测量值相吻合,表明所建立的模型与实际器件高频特性相符。3.利用本实验室的工艺线,参与完成了分立InP基HBT的制备。其中采用MBE生长的发射极宽度2μm的InP基HBT,开启电压为0.43V,击穿电压大于2V,直流增益达到100倍,截止频率达到38GHz;采用MOCVD生长的发射极宽度2μm的InP基HBT,开启电压为0.4V,击穿电压大于2V,直流增益为30倍,截止频率达到40GHz。三、在集成器件方面1.设计了多种形式的PIN光探测器+HBT光接收机前端放大电路,并对电路进行仿真和优化。研究发现,HBT的基区电阻的热噪声在光接收机前端放大电路的噪声中起主要作用。2.探讨了利用电感峰化技术提高光接收机前端电路频率响应的方法。研究表明,通过在光探测器和前放电路之间加入适当大小的电感,不仅可以提升整个光前端的传输系数S21,而且可以有效降低HBT基极电阻引起的热噪声,从而使光接收机前端的整体噪声明显下降,从而可以使输出信号的信噪比得到提升。3.针对基于发射极宽度为2μm、3μm的HBT的单片集成光接收机前端电路,完成了集成器件版图的设计。成功研制出PIN光探测器+HBT单片集成光接收机前端电路。光探测器台面面积为22×22μm2,放大电路形式采用跨阻反馈单极共射加输出缓冲电路。在片测试时,探测器加2.5V反向偏压,电路加2V偏压的条件下,测得电路的3dB带宽达到3GHz,跨阻放大倍数达到800。并对RCE光探测器+HBT结构的单片集成光接收机前端进行了初步的实验尝试,此种集成方式有效地解决了共享外延层设计的折衷问题。可以在保证HBT高频性能的同时,显着提高探测器的量子效率。
李轶群[7]（2008）在《单片集成光接收机前端关键技术及相关新型光电子器件的研究》文中进行了进一步梳理互联网的飞速发展、持续增加的带宽需求成为光纤通信系统发展的驱动力。目前,光纤通信正在向智能化、集成化、低成本和高可靠性的新一代光网络演进,因此对光电器件也提出了更高的要求。光电集成器件较分立封装的光电组件具有几何尺寸小、寄生参量小、成本低和可靠性高等优点,因此成为光通信和光电子领域的研究热点。本论文工作是围绕国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（No.2003CB314900）、国家高科技研究发展计划（863计划）项目（No.2003AA31g050、No.2006AA03Z416和No.2007AA03Z418）、国家自然科学基金项目（No.60576018）及重点项目（No.90601002）、国际科技合作重点项目计划项目（No.2006DFB11110）展开的。论文针对异质结双极晶体管（HBT）、单片集成光接收机前端以及具有波长选择功能的单片集成解复用接收器件进行研究。基于本实验室现有的设备和工艺技术,通过大量的理论分析和实验工艺探索,取得的主要研究成果如下所述:1.从材料的物理特性出发,利用HBT的物理器件模型及各参量的表达式,研究了InP基HBT各主要物理参量的变化对器件性能的影响。提出了可用于光电集成的InP基HBT的优化设计方案。2.基于本实验室的工艺线,完成了InP基HBT的器件外延结构和版图设计、掌握了器件的制备工艺。成功制备了InP基HBT以及PIN光探测器和NiCr电阻。其中采用MBE生长的发射极宽度2μm的InP基HBT,开肩电压为0.43V,击穿电压大于2V,直流增益达到100倍,截止频率达到38GHz;采用MOCVD生长的发射极宽度2μm的InP基HBT,开启电压为0.4V,击穿电压大于2V,直流增益为30倍,截止频率达到40GHz。3.采用HBT大信号模型和PIN光探测器的高频模型,进行了模型参数提取,设计了多种形式的前端放大电路。通过对电路形式进行优化和比较,选择了跨阻反馈单极共射放大电路的形式成功制备了PIN-PD+HBT单片集成光接收机前端。其中,光探测器台面面积为22×22μm2,HBT发射极宽度为3μm,NiCr电阻的方阻值为100Ω。探测器外加2.5V反向偏压、电路外加2V偏压时测得该集成器件的3dB带宽为3GHz。4.进一步对RCE-PD+HBT单片集成光接收机前端进行了研究。该集成器件能够缓解PIN光探测器量子效率和HBT高频性能之间相互制约的问题。对该集成器件进行了实验验证。5.提出基于GaAs/InP异质外延的RCE-PD+HBT单片集成光接收机前端。成功制备了其中的GaAs基InP/InGaAs HBT,开启电压为0.4V,击穿电压大于2V,直流增益为20倍,截止频率为10GHz。这一工作是实验室用异质外延的方法解决半导体光电子集成这一思想的一个具体应用,同时也证明了目前异质外延材料的质量可以用于器件的制备。6.提出一种具有多波长处理功能的单片集成解复用光接收器件,该集成器件做为集成光分插复用设备中的关键组成部分能够完成波分复用多波长信号的解复用接收功能。对该集成器件的关键制备工艺进行了摸索,实现了具有两个不同中心波长的阶梯形GaAs基滤波器,中心响应波长为1533.6nm和1518.6nm,线宽约为0.5nm。7.实验室提出的特殊图案透明欧姆接触微结构能够在不影响器件入光面积的情况下有效地减小光探测器的结电容进而提高器件的响应速率。本论文针对网状和环状欧姆接触微结构进行了进一步研究,并得出了定量结论。
江琳琳[8]（2008）在《InP基HBT的理论研究及其在光接收机前端的应用》文中进行了进一步梳理本论文的工作是围绕任晓敏教授承担的教育部高等学校博士学科点专项科研基金“RCE光探测器和HBT的单片集成（OEIC）高速光接收模块”（项目编号:20020013010）、任晓敏教授为首席科学家的国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“新一代通信光电子集成器件及光纤的重要结构工艺创新与基础研究”（项目编号:2003CB314900）等项目展开的。随着宽带通信系统和高容量的网络系统的发展,对高速、低功率损耗器件的需求越来越迫切。应对这种对器件和电路的高性能的需求,HBT的研究迅速发展起来。在目前的科研中HBT常选InP晶格匹配的InGaAs材料,由于InP/InGaAs HBT很好的特性,它可以实现高掺杂,并且是突变异质结,可实现高电子迁移速率,和低导通电压,进而使得它具有高速的性能和低的功率损耗本论文的工作主要是从InP基HBT器件的理论出发研究器件的设计、实验的制备。以下是本论文的研究成果:（1）发射极电流集边效应是限制HBT承载电流能力的主要因素之一。本文对其进行了详细的讨论。论文计算了发射极电流集边效应对B-E间的结电压的影响,讨论了发射极掺杂浓度、发射极长度、基极厚度的、发射极宽度对发射极电流集边效应的影响,从而优化HBT结构及掺杂浓度的设计。（2）研究了HBT的结构以及掺杂浓度对其高频性能的影响。讨论了InP基HBT的发射极、基极、集电极各自的掺杂浓度、宽度、长度、厚度对HBT截止频率和最大振荡频率的影响,结合实际情况优化HBT的结构参数及掺杂浓度的设计。（3）对已有的新型HBT结构研究成果上进一步研究,从理论上研究出一种方法可以解决原来结构中当掺杂浓度发生微小变化时,HBT的能带图会有剧烈变化的问题,而且有更好的反向击穿特性,同时保持其特有的PIN吸收层。（4）参与了InP基HBT器件的制备。经测试得出:对于2μm尺寸型号的InP基HBT器件,其电流增益截止频率为fT20GHz。
谢孟贤,古妮娜[9]（2008）在《SiGe半导体在微电子技术发展中的重要作用》文中研究指明从Si-BJT和Si-FET集成电路在提高频率、速度上的困难,到SiGe-HBT和SiGe-FET及其集成电路的优异特性,论述了SiGe半导体在Si基微电子技术发展中的重要作用;特别强调了应变增强载流子迁移率—应变工程技术的重要作用。介绍了SiGe器件及其集成电路的发展概况。
崔海林[10]（2007）在《InP基HBT及单片集成光接收机前端的理论与实验研究》文中认为本论文的工作是围绕任晓敏教授承担的教育部高等学校博士学科点专项科研基金“基于RCE光探测器和HBT的单片集成（OEIC），高速光接收模块”（项目编号：20020013010）、任晓敏教授为首席科学家的国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“新一代通信光电子集成器件及光纤的重要结构工艺创新与基础研究”（项目编号：2003CB314900）等项目展开的。当前，随着WDM技术的迅速发展、终端客户的迅猛增加及对带宽需求的不断增大，光纤通信正向以智能化、集成化、低成本和高可靠性的新一代光通信网络演进。光电集成器件较之分立封装的光电组件具有尺寸小、光电连接产生的寄生效应低、成本低、性能优越和可靠性高等诸多优点，满足了光通信进一步发展的要求，因此成为全世界光通信和光电子领域科学家关注的前沿研究热点和重大课题。InP基异质结双极晶体管（HBT）是光电集成器件必不可少的组成元素，在光纤通信及微波等领域具有极其广阔的应用前景，因而深入系统地研究InP基HBT器件具有极其重要的意义。在任晓敏教授的精心指导下，结合相关项目，作者就InP基HBT及单片集成光接收机的前端部分这两方面展开了深入细致的研究工作，并取得以下研究成果：1．从材料物理特性出发，分析了HBT的物理结构、性能参数。推导出各个参量的表达式，建立了HBT物理模型。研究了在不同偏置条件下，InP基HBT各主要物理参量的变化关系。提出了InP基HBT设计的一整套优化方案。2．对适用于单片集成的DHBT（双异质结双极晶体管）的能带结构与结电流进行分析和研究。首次提出了一种新型复合集电区结构，较好地解决了SHBT（单异质结双极晶体管）反向击穿电压低，DHBT电子堆积且与PIN探测器（PIN-PD）无法外延共享的问题。同时，该结构具有外延层结构简单，集电区漂移速率高等优点。3．针对本实验室的工艺线，完成了2μmInP基HBT及集成光接收机前端工艺条件的摸索与优化。完成了分立器件及集成器件外延结构的设计与优化、版图的设计与优化。4．成功研制了分立InP基HBT、PIN探测器及NiCr电阻。构建了器件的测试系统，测试了分立器件的直流与高频特性。其中2μm工艺的InP基HBT，测得开启电压为0.43V、击穿电压大于2V、直流增益达到90倍、截止频率达到30GHz。在台面面积为22×22μm2的情况下，PIN探测器3dB带宽达到15GHz。NiCr电阻的方阻值为100Ω。5．建立了HBT的大信号与小信号SPICE电路模型以及PIN探测器的高频模型。针对本实验室工艺条件下研制的InP基HBT，采用直接提取法完成了HBT的SPICE参数的提取。利用提取的参数建立了HBT及PIN探测器的电路模型。模型的直流与高频的仿真结果与实际器件的直流与高频的测试结果较好得符合。说明提取的参数及建立的模型较为准确。6．利用建立的HBT及PIN探测器的模型设计了多种形式的前端放大电路。使用高频电路仿真软件对电路进行直流及高频的仿真，根据仿真结果对电路形式进行优化与对比，选择出性能优异、结构相对简单的电路形式，为单片集成光接收机前端的设计与制备提供支持。7．成功研制出PIN-PD+HBT形式单片集成光接收机前端。探测器台面面积为22×22μm2，HBT采用3μm工艺，NiCr电阻的方阻值为100Ω，放大电路形式采用跨阻反馈单极共射加输出缓冲电路。在片测试时，探测器加2.5V反向偏压，电路加2V偏压的条件下，测得电路的3dB带宽达到3GHz，跨阻放大倍数达到800。8．首次提出了一种单片集成光接收机前端的改进方案：RCE-PD+HBT结构的单片集成光接收机前端。此种集成方式有效地解决了共享外延层设计的折衷问题。可以在保证HBT高频性能的同时，显着提高探测器的量子效率。分析了RCE-PD+HBT单片集成光接收机前端的性能，并对这种集成器件的制备与测试进行了初步的尝试。
二、Influence of Velocity Overshoot Effect on High Frequency Perform- ance of AlGaAs / GaAs HBT's（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Influence of Velocity Overshoot Effect on High Frequency Perform- ance of AlGaAs / GaAs HBT's（论文提纲范文）
（1）微波毫米波单片集成电路设计技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 毫米波MMIC技术应用现状 |
| 1.2 课题背景及研制必要性 |
| 1.3 相关研究现状 |
| 1.4 论文研究内容安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 微波毫米波可精确缩放模型技术研究 |
| 2.1 不同类型场效应器件比较 |
| 2.1.1 HEMT及 p HEMT的基本结构 |
| 2.1.2 HEMT及 pHEMT的基本结构MESFET,HEMT及 pHEMT的比较 |
| 2.1.3 增强型和耗尽型pHEMT的比较 |
| 2.1.4 pHEMT的噪声性能 |
| 2.1.5 器件的频率特性 |
| 2.2 经典的小信号等效电路模型 |
| 2.2.1 GaAs MESFET的物理模型 |
| 2.2.2 HEMT和 PHEMT的物理模型 |
| 2.2.3 等效电路模型元件值的确定 |
| 2.3 GaAsFET非线性模型 |
| 2.3.1 经验基模型 |
| 2.3.2 表格基模型 |
| 2.3.3 物理基模型 |
| 2.4 建模技术中的难题 |
| 2.4.1 DC-AC的色散(Dispersion)问题 |
| 2.4.2 模型的误差来源和外推(Extrapolation) |
| 2.4.3 模型的精确缩放(Scaling)问题 |
| 2.5 微波毫米波可精确缩放模型的实现 |
| 2.5.1 电磁场边界条件的修正 |
| 2.5.2 缩放模型的构建 |
| 2.5.3 模型验证 |
| 2.6 EEHEMT、Angelov和 TOM4 模型对比 |
| 2.7 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 毫米波功率放大器MMIC设计技术研究 |
| 3.1 器件的线性度 |
| 3.2 晶体管的附加效率 |
| 3.3 功率放大器的高效率设计 |
| 3.3.1 F类和逆F类功率放大技术 |
| 3.3.2 器件谐波控制技术研究 |
| 3.4 功率放大器的线性度研究 |
| 3.4.1 静态偏置点与效率和线性度的关系 |
| 3.4.2 最佳线性阻抗匹配时效率和线性度的关系 |
| 3.4.3 谐波阻抗对效率和线性度的影响 |
| 3.4.4 器件的效率线性“甜区”及IMD消除技术 |
| 3.5 IMD频谱不对称的理论分析 |
| 3.6 有源动态偏置对线性度和效率的影响 |
| 3.6.1 有源动态偏置电路对电路P-1及效率的影响 |
| 3.6.2 有源动态偏置对电路高低温特性的影响 |
| 3.7 功率放大器中的栅流设计 |
| 3.7.1 功率放大器磁滞现象研究 |
| 3.7.2 功率退化现象研究 |
| 3.8 大信号阻抗匹配 |
| 3.9 低损耗匹配技术 |
| 3.10 功率放大器稳定性技术研究 |
| 3.10.1 功率放大器的奇模振荡、自激和杂散 |
| 3.10.2 功率放大器的分频 |
| 3.11 功率顶降和热设计研究 |
| 3.12 电路设计仿真 |
| 3.12.1 Ka波段GaAs平衡式功率放大器电路设计 |
| 3.12.2 W波段GaN高功率放大器电路设计 |
| 3.13 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 微波毫米波压控振荡器MMIC电路设计 |
| 4.1 振荡器的相位噪声 |
| 4.1.1 相位噪声及其影响 |
| 4.1.2 器件内部的噪声 |
| 4.1.3 相位噪声的形成 |
| 4.1.4 相位噪声的测量 |
| 4.2 负阻振荡理论 |
| 4.2.1 频率稳定性 |
| 4.2.2 负阻振荡 |
| 4.2.3 振荡的稳定性条件 |
| 4.3 微波毫米波压控振荡器MMIC的主要类型 |
| 4.3.1 推-推结构 |
| 4.3.2 分布式VCO |
| 4.3.3 腔体VCO |
| 4.3.4 交叉耦合型振荡器 |
| 4.3.5 平衡式振荡器 |
| 4.4 低相位噪声振荡电路 |
| 4.4.1 振荡器的相位噪声特性 |
| 4.4.2 不同拓扑结构的相位噪声 |
| 4.5 电路设计及仿真 |
| 4.5.1 振荡电路类型的选择 |
| 4.5.2 振荡器件的最佳尺寸选择 |
| 4.5.3 低相噪振荡器件的最佳偏置点选择 |
| 4.5.4 调谐方式的选择 |
| 4.5.5 低相噪振荡器的设计 |
| 4.6 测试结果及分析 |
| 4.7 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 微波毫米波混频及倍频MMIC电路设计 |
| 5.1 微波混频基本原理 |
| 5.2 混频器的几种重要性能参数 |
| 5.2.1 单边带噪声(SSB)和双边带噪声(DSB) |
| 5.2.2 三阶互调失真 |
| 5.2.3 镜频干扰 |
| 5.2.4 半中频干扰 |
| 5.3 典型混频器电路结构 |
| 5.3.1 有源型混频器 |
| 5.3.2 无源型混频器 |
| 5.3.3 正交混频器 |
| 5.4 混频器中的非线性和线性化设计 |
| 5.4.1 无源二极管混频器的线性化技术 |
| 5.4.2 单管有源混频器的线性化设计 |
| 5.4.3 双栅混频器的线性化设计 |
| 5.4.4 吉尔伯特混频器的线性化设计 |
| 5.5 二极管混频器中的关键技术研究 |
| 5.5.1 二极管器件非线性模型 |
| 5.5.2 混频器件的可靠性设计 |
| 5.5.3 正交混频镜像抑制度的测试 |
| 5.6 混频器幅度及相位噪声 |
| 5.7 巴伦及正交耦合器端口平衡性的改善 |
| 5.7.1 巴伦端口的平衡性改善 |
| 5.7.2 正交耦合器的平衡性改善 |
| 5.8 毫米波混频器设计 |
| 5.8.1 工艺方案的选择 |
| 5.8.2 电路设计方案 |
| 5.8.3 双平衡混频器设计及仿真结果 |
| 5.8.4 微波正交混频器设计 |
| 5.9 流片及测试结果 |
| 5.10 微波倍频理论 |
| 5.10.1 N次单管有源倍频器 |
| 5.10.2 三倍频器 |
| 5.10.3 二倍频器 |
| 5.11 高效率倍频器设计 |
| 5.11.1 E类倍频器 |
| 5.11.2 平衡式倍频器 |
| 5.11.3 F类倍频器 |
| 5.12 Ka波段四倍频器MMIC设计 |
| 5.12.1 偏置设计 |
| 5.12.2 缓冲放大器的设计 |
| 5.12.3 稳定设计 |
| 5.12.4 相位噪声设计 |
| 5.12.5 版图设计与芯片照片 |
| 5.12.6 电路仿真结果 |
| 5.12.7 测试结果 |
| 5.13 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 毫米波低噪声放大器MMIC设计技术研究 |
| 6.1 微波器件的噪声模型理论 |
| 6.1.1 两端口噪声网络理论 |
| 6.1.2 微波器件的噪声特性 |
| 6.1.3 噪声温度 |
| 6.1.4 pHEMT的噪声模型 |
| 6.1.5 噪声参量提取及噪声模型结果 |
| 6.2 低噪声放大器设计理论 |
| 6.2.1 低噪声器件最佳栅宽和栅指数的选择技术 |
| 6.2.2 低噪声器件最佳偏置点的选择技术 |
| 6.2.3 宽带低噪声放大器的设计技术 |
| 6.2.4 低噪声放大器的线性度 |
| 6.3 W波段低噪声放大器MMIC的研制 |
| 6.3.1 设计指标 |
| 6.3.2 第一级器件尺寸的选取与设计 |
| 6.3.3 第一级器件偏置的选取与设计 |
| 6.3.4 电路实现的工艺和器件 |
| 6.3.5 电路设计仿真 |
| 6.4 测试结果 |
| 6.5 测试分析 |
| 6.6 小结 |
| 参考文献 |
| 总结与展望 |
| 攻读博士学位期间科研及发表论文情况 |
| 致谢 |
（2）InP/InGaAs HBTs电学特性及质子辐照研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状及存在问题 |
| 1.2.1 InP/InGaAs HBTs器件的研究现状 |
| 1.2.2 HBTs器件的辐照效应研究现状 |
| 1.3 本文结构 |
| 第二章 辐照基本概念 |
| 2.1 空间辐照环境 |
| 2.2 基本损伤机理 |
| 2.2.1 电离损伤 |
| 2.2.2 位移损伤 |
| 2.2.3 非电离能量损失(NIEL)概念 |
| 2.3 Ⅲ-Ⅴ族化合物的辐射效应 |
| 2.4 同质结器件的辐射效应 |
| 2.5 异质结器件的辐射效应 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 InP/InGaAs HBTs器件及其参数 |
| 3.1 HBT的基础 |
| 3.1.1 HBT结构、性能 |
| 3.1.2 HBT器件工作模式 |
| 3.2 InP HBTs器件的电学特性测试 |
| 3.2.1 直流特性测试 |
| 3.2.2 频率特性测试 |
| 3.3 InP HBTs晶体管的关键参数 |
| 3.3.1 InP HBTs的直流参数 |
| 3.3.2 InP HBTs的击穿特性 |
| 3.3.3 InP HBTs的交流参数 |
| 3.4 InP HBTs器件的尺寸效应 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 InP/InGaAs器件质子辐照效应仿真 |
| 4.1 InP/InGaAs异质PN结及HBTs器件结构参数 |
| 4.2 质子辐照效应SRIM仿真 |
| 4.2.1 InP、InGaAs材料质子辐照SRIM仿真 |
| 4.2.2 InP/InGaAs异质PN结质子辐照SRIM仿真 |
| 4.3 InP/InGaAs HBTs器件Sentaurus建模 |
| 4.4 InP/InGaAs HBTs器件质子辐照Sentaurus仿真 |
| 4.4.1 不同剂量质子辐照Sentaurus仿真 |
| 4.4.2 不同能量质子辐照Sentaurus仿真 |
| 4.5 不同发射极尺寸器件特性 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 InP/InGaAsHBTs器件质子辐照研究 |
| 5.1 InP/InGaAs异质PN结及HBTs器件的质子辐照实验 |
| 5.2 InP/InGaAs异质PN结结构质子辐照 |
| 5.3 InP/InGaAs HBTs器件质子辐照 |
| 5.3.1 InP/InGaAs HBTs器件不同剂量质子辐照 |
| 5.3.2 InP/InGaAs HBTs器件不同能量质子辐照 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（3）GaInP/GaAs异质结晶体管的无条件稳定特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 GaInP/GaAs HBT的发展历史及研究现状 |
| 1.2 GaInP/GaAs HBT的研究背景及课题研究意义 |
| 1.3 本文内容安排 |
| 第二章 GaInP/GaAs HBT的基本工作原理及性能 |
| 2.1 GaInP/GaAs材料体系的基本特性 |
| 2.1.1 晶格常数及晶格失配率 |
| 2.1.2 禁带宽度 |
| 2.2 GaInP/GaAs HBT的基本工作原理 |
| 2.2.1 异质结特性及器件基本结构 |
| 2.2.2 器件特性的基本性能参数 |
| 第三章 GaInP/GaAs HBT的器件物理建模及器件稳定性分析与设计 |
| 3.1 GaInP/GaAs HBT的器件结构 |
| 3.2 小信号模型的建立 |
| 3.3 稳定性原理及分析 |
| 3.3.1 稳定性原理 |
| 3.3.2 稳定性设计方法改进 |
| 3.3.4 其他重要器件性能参数的计算分析 |
| 3.5 外延层的设计依据 |
| 第四章 TCAD仿真环境 |
| 4.1 用于仿真的物理模型及分析 |
| 4.1.1 载流子复合模型 |
| 4.1.2 能带模型 |
| 4.1.3 迁移率模型 |
| 4.1.4 其他模型 |
| 4.2 仿真模型参数的修正 |
| 4.2.1 复合模型参数修正 |
| 4.2.2 驰豫时间修正 |
| 4.2.3 迁移率模型参数修正 |
| 4.2.4 能带模型参数修正 |
| 4.3 仿真工具 |
| 第五章 性能仿真及结果分析 |
| 5.1 GaInP/GaAs HBT的直流特性 |
| 5.1.1 与实验曲线的对比与分析 |
| 5.2 GaInP/GaAs HBT的稳定特性仿真结果与分析 |
| 5.2.1 各物理参数对稳定性的影响 |
| 5.2.2 器件稳定性优化设计结果与分析 |
| 5.3 GaInP/GaAs HBT的击穿特性 |
| 5.3.1 集电极-基极击穿电压BV_(cbo) |
| 5.3.2 集电极-发射极反向击穿电压BV_(cco) |
| 5.3.3 发射极-基极反向击穿电压BV_(ebo) |
| 结束语 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）超高速InP器件的数值仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题目的与意义 |
| 1.2 InP 基 HBT 的发展现状与趋势 |
| 1.3 InP 器件的仿真模型研究现状 |
| 1.4 本文的结构安排 |
| 第二章 InP 基 HBT 仿真模型分析 |
| 2.1 HBT 物理模型及材料参数 |
| 2.1.1 漂移扩散模型 |
| 2.1.2 流体动力学模型 |
| 2.1.3 迁移率模型 |
| 2.1.4 产生复合模型 |
| 2.2 边界条件和初值选取 |
| 2.2.1 载流子浓度的边界条件 |
| 2.2.2 电势的边界条件 |
| 2.2.3 载流子温度的边界条件 |
| 2.2.4 初值选取 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 异质结特性仿真研究 |
| 3.1 异质结结构原理 |
| 3.2 异质结能带结构 |
| 3.3 热电子发射效应 |
| 3.4 隧穿效应 |
| 3.5 异质结 I-V 特性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 DHBT 器件仿真特性研究 |
| 4.1 直流特性分析 |
| 4.2 击穿特性分析 |
| 4.3 交流特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 研究总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
| 附录 A InP 材料参数和模型参数 |
| 附录 B In0.47 Ga0.53As 材料参数和模型参数 |
| 附录 C In0.73 Ga0.27As0.58P0.42材料参数和模型参数 |
（5）InP基HBT的数值仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题目的与意义 |
| 1.2 InP基HBT的发展现状与趋势 |
| 1.3 器件模拟的概述 |
| 1.4 本文的主要工作及论文结构安排 |
| 1.4.1 本文的主要工作 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 第二章 InP基HBT器件结构及其物理模型 |
| 2.1 InP HBT器件工作机理 |
| 2.2 InP HBT材料参数与物理模型 |
| 2.2.1 复合模型 |
| 2.2.2 迁移率模型 |
| 2.2.3 热电子发射模型 |
| 2.3 器件仿真基本模型 |
| 2.3.1 漂移扩散模型 |
| 2.3.2 流体动力学模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 InP/InGaAs异质结器件仿真研究 |
| 3.1 InP/InGaAs SHBT器件结构 |
| 3.2 InP/InGaAs SHBT的器件仿真结果与分析 |
| 3.2.1 直流特性分析 |
| 3.2.2 交流特性分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 InP基双极器件的制造技术研究 |
| 4.1 Ledge技术 |
| 4.2 空气桥工艺 |
| 4.3 自对准金属侧墙技术 |
| 第五章 研究总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
| 附录A Dessis软件中定义的InP材料参数表 |
| 附录B Dessis软件中定义的In_(0.53)Ga_(0.47)As材料参数表 |
（6）InP基PIN光探测器＋HBT单片集成光接收机前端的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光集成技术概述 |
| 1.2 光电集成光接收器件概述 |
| 1.3 InP基PIN光探测器+HBT集成光接收机前端概述 |
| 1.4 论文的结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 分立器件的理论基础 |
| 2.1 光探测器的基本理论 |
| 2.1.1 光探测器的基本原理 |
| 2.1.2 光探测器的性能参数 |
| 2.1.3 光探测器高频特性的分析 |
| 2.2 HBT的基本理论 |
| 2.2.1 HBT的工作原理 |
| 2.2.2 HBT的电流组成 |
| 2.2.3 HBT器件的性能参数 |
| 2.2.4 HBT优化设计方案 |
| 2.2.5 在HBT器件中所运用的材料体系 |
| 2.2.6 HBT材料的主要生长技术 |
| 2.2.7 制各HBT器件常用工艺 |
| 参考文献 |
| 第三章 分立器件的制备 |
| 3.1 PIN光探测器的制备 |
| 3.1.1 光探测器的外延结构 |
| 3.1.2 光探测器的制备工艺 |
| 3.1.3 光探测器的测试结果 |
| 3.2 HBT的制备 |
| 3.2.1 HBT的外延结构 |
| 3.2.2 HBT的制各工艺 |
| 3.2.3 HBT器件成品的测试结果 |
| 参考文献 |
| 第四章 分立器件的精确测量 |
| 4.1 光探测器的光谱响应测量 |
| 4.1.1 光探测器的光谱响应 |
| 4.1.2 光探测器光谱响应的测量方法 |
| 4.1.3 利用高斯光束的性质求解光探测器的绝对量子效率 |
| 4.1.4 实验结果 |
| 4.2 光外差法测量光探测器高频响应 |
| 4.2.1 测试系统 |
| 4.2.2 校准方案 |
| 4.2.3 实验结果 |
| 4.3 扫频法测量光探测器高频响应 |
| 4.3.1 测试系统 |
| 4.3.2 校准方案 |
| 4.3.3 反射系数及探针散射参数的测量 |
| 4.3.4 实验结果 |
| 4.4 HBT的精确测试 |
| 参考文献 |
| 第五章 分立器件的模型建立 |
| 5.1 光探测器的小信号等效电路模型的建立 |
| 5.1.1 光探测器的小信号等效电路模型的结构 |
| 5.1.2 自适应遗传算法 |
| 5.1.3 光探测器小信号等效电路模型参数提取过程 |
| 5.2 HBT模型的提取 |
| 5.2.1 HBT小信号等效电路模型的结构 |
| 5.2.2 直接提取参数法 |
| 5.2.3 采用遗传算法提取参数的方法 |
| 参考文献 |
| 第六章 集成光接收机前端电路的分析 |
| 6.1 前置放大器的设计要求 |
| 6.2 HBT单管放大电路的三种组态 |
| 6.3 单片集成光前端的电路设计 |
| 6.3.1 前端电路的基本反馈形式 |
| 6.3.2 单管共射放大电路 |
| 6.3.3 单管共射加射极跟随器输出的放大电路 |
| 6.3.4 带有射极跟随器输出的跨阻放大电路 |
| 6.3.5 带有共基输入的跨阻放大电路 |
| 6.4 噪声电流对灵敏度的影响 |
| 6.5 集成光接收机前端电路的噪声分析 |
| 6.6 用电感峰化技术提高器件的频率特性 |
| 6.6.1 提高分立光探测器的频率响应 |
| 6.6.2 提高光接收机前端电路的频率响应 |
| 参考文献 |
| 第七章 单片集成光接收机前端的制备 |
| 7.1 PIN-PD+HBT单片集成光前端的外延片结构 |
| 7.2 共享型外延片结构 |
| 7.3 PIN-PD+HBT单片集成光前端的版图 |
| 7.4 PIN-PD+HBT单片集成光前端的制备与测试 |
| 7.5 RCE-PD+HBT形式的单片集成光前端的初步尝试 |
| 参考文献 |
| 附录1 常用半导体材料参数 |
| 附录2 双端口12项误差模型及校准公式推导 |
| 1. 双端口12项误差模型 |
| 2. 误差项系数的确定 |
| 3. 误差校准 |
| 附录3 散射参数与其它参数之间的转化 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
（7）单片集成光接收机前端关键技术及相关新型光电子器件的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光电集成的应用价值与意义 |
| 1.2 单片集成光接收器件的研究与发展现状 |
| 1.3 InP基PIN-PD+HBT集成光接收机前端 |
| 1.4 具有波长处理功能的单片集成解复用光接收器件 |
| 1.5 论文的结构安排 |
| 参考文献 |
| 第2章 HBT器件概述 |
| 2.1 HBT器件的发展概况 |
| 2.2 HBT器件的工作原理及优越性 |
| 2.2.1 BJT的工作原理 |
| 2.2.2 HBT的工作原理 |
| 2.2.3 HBT的电流组成 |
| 2.2.4 HBT的优越性总结 |
| 2.3 HBT器件的材料体系 |
| 2.3.1 GeSi材料系 |
| 2.3.2 GaAs材料系 |
| 2.3.3 InP材料系 |
| 2.4 HBT器件的生长技术 |
| 2.4.1 MOCVD生长技术 |
| 2.4.2 MBE生长技术 |
| 2.5 HBT器件的性能参数 |
| 2.5.1 截止频率和最高振荡频率 |
| 2.5.2 电流增益 |
| 2.5.3 开启电压 |
| 2.5.4 击穿电压 |
| 2.6 影响HBT器件性能的重要效应 |
| 2.6.1 Kirk效应 |
| 2.6.2 发射极拥挤效应 |
| 2.7 小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 HBT器件的理论模型及优化设计 |
| 3.1 InGaAs与InP材料的迁移率随掺杂浓度的变化关系 |
| 3.2 HBT器件的理论模型与参量计算 |
| 3.2.1 HBT器件的理论模型 |
| 3.2.2 HBT器件的参量计算 |
| 3.3 HBT器件的优化设计 |
| 3.3.1 主要参量对器件性能的影响 |
| 3.3.2 HBT器件的优化设计 |
| 3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 InP基HBT的制备与测试 |
| 4.1 HBT器件的版图及外延结构设计 |
| 4.1.1 器件版图设计 |
| 4.1.2 外延结构设计 |
| 4.2 InP基HBT器件的制备 |
| 4.3 器件制备工艺研究 |
| 4.3.1 欧姆接触电阻测量 |
| 4.3.2 金属电极的剥离 |
| 4.3.3 聚酰亚胺平坦化 |
| 4.4 InP基HBT器件的测试 |
| 4.4.1 MBE生长的HBT的测试结果 |
| 4.4.2 MOCVD生长的HBT的测试结果 |
| 4.4.3 两种设备生长的HBT的性能比较 |
| 4.5 探测器的制备 |
| 4.6 NiCr电阻的制备 |
| 4.7 器件参数提取 |
| 4.7.1 SPICE参数列表 |
| 4.7.2 Gummel-Poon大信号模型的建立 |
| 4.7.3 HBT的SPICE参数提取 |
| 4.7.4 HBT的SPICE模型仿真结果 |
| 4.7.5 PIN光探测器的参数提取 |
| 4.8 小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 单片集成光接收机前端的分析与研究 |
| 5.1 单片集成光接收机前端的设计要求 |
| 5.2 HBT用于放大电路的三种组态 |
| 5.3 单片集成光接收机前端的电路设计 |
| 5.3.1 前端电路的基本反馈形式 |
| 5.3.2 单级共射放大电路 |
| 5.3.3 单级共射加输出缓冲放大电路 |
| 5.3.4 跨阻反馈单级共射放大电路 |
| 5.3.5 跨阻反馈两级共射放大电路 |
| 5.3.6 共基共射负反馈两级放大电路 |
| 5.4 PIN-PD+HBT单片集成光接收机前端的制备与测试 |
| 5.4.1 外延片结构 |
| 5.4.2 集成电路版图 |
| 5.4.3 器件的制备与测试 |
| 5.5 RCE-PD+HBT单片集成光接收机前端 |
| 5.6 异质外延RCE-PD+HBT单片集成光接收机前端 |
| 5.7 小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 具有波长处理功能的单片集成解复用接收器件 |
| 6.1 波分复用(WDM)技术 |
| 6.1.1 波分复用原理 |
| 6.1.2 解复用接收技术 |
| 6.2 可重构光分插复用(ROADM)技术 |
| 6.2.1 ROADM的功能模块 |
| 6.2.2 ROADM的实现技术 |
| 6.3 具有波长处理功能的单片集成解复用接收器件 |
| 6.3.1 器件结构和基本原理 |
| 6.3.2 集成器件响应光谱特性的分析 |
| 6.3.3 集成器件初步的实验研究与实现方法 |
| 6.4 特殊图案透明欧姆接触微结构 |
| 6.4.1 器件响应速率的分析模型 |
| 6.4.2 欧姆接触微结构工作原理 |
| 6.4.3 有限差分计算 |
| 6.4.4 欧姆接触微结构仿真分析 |
| 6.5 小结 |
| 参考文献 |
| 第7章 总结 |
| 附录1 常用半导体材料参数 |
| 附录2 散射参数与其它参数之间的转化 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
（8）InP基HBT的理论研究及其在光接收机前端的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 HBT器件概述 |
| 1.1 HBT发展概况 |
| 1.2 HBT的原理机制及优越性 |
| 1.2.1 BJT的工作原理 |
| 1.2.2 HBT的工作原理 |
| 1.2.3 HBT的电流原理 |
| 1.2.4 HBT的优越性总结 |
| 1.3 HBT器件所运用的材料体系 |
| 1.3.1 GeSi材料系 |
| 1.3.2 GaAs材料系 |
| 1.3.3 InP材料系 |
| 1.4 HBT材料的主要生长技术 |
| 1.5 HBT器件的性能参数 |
| 1.5.1 截至频率f_T和最高振荡频率f_(max) |
| 1.5.2 电流增益β |
| 1.5.3 开启电压 |
| 1.5.4 击穿电压 |
| 1.6 HBT器件常用制备工艺 |
| 1.6.1 自对准工艺 |
| 1.6.2 空气桥工艺 |
| 1.6.3 聚酰亚胺平坦化工艺 |
| 1.7 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 HBT的电流特性 |
| 2.1 HBT的电流组成部分 |
| 2.1.1 HBT的基极电流 |
| 2.1.2 HBT集电极电流 |
| 2.2 HBT发射极电流集边效应 |
| 2.2.1 HBT基极和发射集电流密度的研究 |
| 2.2.2 发射极电流集边效应对器件设计的影响 |
| 参考文献 |
| 第三章 HBT器件参数的设计 |
| 3.1 InGaAs与InP材料的迁移率随掺杂浓度的变化关系 |
| 3.2 HBT理论模型中相关物理参量的计算 |
| 3.3 HBT的结构及其掺杂浓度的设计 |
| 3.3.1 HBT在不同偏压下的影响 |
| 3.3.2 HBT性能随发射极不同结构及掺杂浓度的影响 |
| 3.3.3 HBT性能随基极不同结构及掺杂浓度的影响 |
| 3.3.4 HBT性能随集电极不同结构及掺杂浓度的影响 |
| 参考文献 |
| 第四章 新型复合集电区双异质结HBT的研究 |
| 4.1 DHBT物理模型 |
| 4.1.1 突变异质结能的分析 |
| 4.1.2 突变异质结能带分析 |
| 4.1.3 突变同型异质结的能带图 |
| 4.1.4 载流子的输运特性分析 |
| 4.2 新型复合HBT的研究 |
| 4.3 采用复合集电区HBT的优点总结 |
| 参考文献 |
| 第五章 InP基HBT器件的制备与测试 |
| 5.1 InP基HBT的制备 |
| 5.1.1 外延结构 |
| 5.1.2 InP基HBT的实验制备工艺流程 |
| 5.2 InP基HBT的实验测试结果 |
| 第六章 HBT在OEIC中的应用 |
| 6.1 光电集成(OEIC)的应用价值与意义 |
| 6.2 单片OEIC光接收机器件的研究与发展现状 |
| 6.3 InP基PIN-PD+HBT集成光接收机前端的提出 |
| 6.4 单片集成光前端的分析 |
| 6.4.1 单片集成光前端的设计要求 |
| 6.4.2 前端电路的基本反馈形式 |
| 6.4.3 无输出缓冲的单级共射放大电路 |
| 6.4.4 单极共射加输出缓冲的放大电路 |
| 6.4.5 跨阻反馈单级共射加输出缓冲电路 |
| 6.4.6 跨阻反馈两级输出缓冲电路 |
| 6.4.7 共基负反馈宽带放大电路 |
| 参考文献 |
| 附录1 常用半导体材料参数 |
| 附录2 单片集成光接收机前端工艺制备步骤 |
| 致谢 |
| 研究生阶段发表的论文 |
（9）SiGe半导体在微电子技术发展中的重要作用（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 SiGe-HBT |
| 2.1 双极型晶体管和异质结双极型晶体管 |
| 2.2 SiGe-HBT |
| 2.3 SiGe-BiCMOS |
| 3 SiGe-FET |
| 3.1 增强载流子迁移率的重要性 |
| 3.2 调制掺杂场效应晶体管 (MODFET) |
| 3.3 应变对增强载流子迁移率的作用 |
| 3.4 应变的引入方法和应变CMOS |
| 3.5 其他增强载流子迁移率的技术 |
| 3.6 应变SiGe异质结场效应器件 (SiGe-HFET) |
| 4 结 论 |
（10）InP基HBT及单片集成光接收机前端的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光电集成(OEIC)的应用价值与意义 |
| 1.2 单片OEIC光接收器件的研究与发展现状 |
| 1.3 InP基PIN-PD+HBT集成光接收机前端的提出 |
| 1.4 论文的结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 HBT器件概述 |
| 2.1 HBT发展概况 |
| 2.2 HBT的原理机制及优越性 |
| 2.2.1 BJT的工作原理 |
| 2.2.2 HBT的工作原理 |
| 2.2.3 HBT的电流组成原理 |
| 2.2.4 HBT的优越性总结 |
| 2.3 HBT器件所运用的材料体系 |
| 2.3.1 GeSi材料系 |
| 2.3.2 GaAs材料系 |
| 2.3.3 InP材料系 |
| 2.4 HBT材料的主要生长技术 |
| 2.5 HBT器件的性能参数 |
| 2.5.1 截止频率f_r和最高振荡频率f_(max) |
| 2.5.2 电流增益β |
| 2.5.3 开启电压 |
| 2.5.4 击穿电压 |
| 2.6 HBT器件常用制备工艺 |
| 2.6.1 自对准工艺 |
| 2.6.2 空气桥工艺 |
| 2.6.3 聚酰亚胺平坦化工艺 |
| 参考文献 |
| 第三章 SHBT器件的理论模型及优化设计 |
| 3.1 InGaAs与InP材料的迁移率随掺杂浓度的变化关系 |
| 3.2 HBT理论模型中相关物理参量的计算 |
| 3.3 HBT的优化设计 |
| 3.3.1 各物理参量对HBT性能的影响 |
| 3.3.2 HBT优化设计方案 |
| 3.4 影响HBT性能的重要效应 |
| 3.4.1 Kirk效应 |
| 3.4.2 发射极拥挤效应 |
| 参考文献 |
| 第四章 复合集电区双异质结HBT的研究 |
| 4.1 DHBT物理模型 |
| 4.1.1 突变异质结能带分析 |
| 4.1.2 突变同型异质结的能带图 |
| 4.1.3 载流子的输运特性分析 |
| 4.2 复合集电区DHBT的研究 |
| 4.3 采用复合集电区DHBT的优点总结 |
| 参考文献 |
| 第五章 分立器件的制备与测试 |
| 5.1 InP基HBT的制备: |
| 5.1.1 版图设计 |
| 5.1.2 外延结构 |
| 5.1.3 采用堆叠型外延片制备的HBT |
| 5.1.4 共享型外延片结构 |
| 5.2 InP基HBT的实验制备工艺流程 |
| 5.3 制备工艺研究及难点: |
| 5.3.1 欧姆接触: |
| 5.3.2 金属电极的剥离 |
| 5.3.3 选择性腐蚀液的研究 |
| 5.3.4 聚酰亚胺平坦化工艺 |
| 5.4 分HBT的测试 |
| 5.4.1 直流特性测试 |
| 5.4.2 高频特性测试 |
| 5.5 探测器的制备 |
| 5.6 NiCr电阻的制备 |
| 第六章 HBT与探测器的参数提取 |
| 6.1 SPICE参数列表 |
| 6.2 Gummel-Poon模型的建立 |
| 6.2.1 Gummel-Poon大信号模型 |
| 6.2.2 Gummel-Poon小信号模型 |
| 6.3 HBT的SPICE参数提取 |
| 6.4 HBT器件SPICE模型仿真结果 |
| 6.5 PIN探测器的参数提取 |
| 参考文献 |
| 第七章 单片集成光前端的分析与设计 |
| 7.1 单片集成光前端的设计要求 |
| 7.2 HBT用于放大电路的三种组态 |
| 7.3 单片集成光前端的电路设计 |
| 7.3.1 前端电路的基本反馈形式 |
| 7.3.2 无输出缓冲的单级共射放大电路 |
| 7.3.3 单级共射加输出缓冲的放大电路 |
| 7.3.4 跨阻反馈单级共射加输出缓冲电路 |
| 7.3.5 跨阻反馈两级输出缓冲电路 |
| 7.3.6 共基负反馈宽带放大电路 |
| 参考文献 |
| 第八章 单片集成光接收机前端的制备与测试 |
| 8.1 PIN-PD+HBT单片集成光前端的外延片结构 |
| 8.2 PIN-PD+HBT单片集成光前端的版图 |
| 8.3 PIN-PD+HBT单片集成光前端的制备与测试 |
| 8.4 RCE-PD+HBT形式的单片集成光前端的初步尝试 |
| 参考文献 |
| 附录1 常用半导体材料参数 |
| 附录2 散射参数与其它参数之间的转化 |
| 附录3 单片集成光接收机前端工艺制备步骤 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
四、Influence of Velocity Overshoot Effect on High Frequency Perform- ance of AlGaAs / GaAs HBT's（论文参考文献）
- [1]微波毫米波单片集成电路设计技术研究[D]. 王维波. 东南大学, 2019(05)
- [2]InP/InGaAs HBTs电学特性及质子辐照研究[D]. 刘敏. 西安电子科技大学, 2016(12)
- [3]GaInP/GaAs异质结晶体管的无条件稳定特性研究[D]. 冯尚功. 山东大学, 2012(02)
- [4]超高速InP器件的数值仿真研究[D]. 许俊瑞. 西安电子科技大学, 2012(03)
- [5]InP基HBT的数值仿真研究[D]. 康亮. 西安电子科技大学, 2011(07)
- [6]InP基PIN光探测器＋HBT单片集成光接收机前端的研究[D]. 苗昂. 北京邮电大学, 2008(10)
- [7]单片集成光接收机前端关键技术及相关新型光电子器件的研究[D]. 李轶群. 北京邮电大学, 2008(11)
- [8]InP基HBT的理论研究及其在光接收机前端的应用[D]. 江琳琳. 北京邮电大学, 2008(11)
- [9]SiGe半导体在微电子技术发展中的重要作用[J]. 谢孟贤,古妮娜. 微电子学, 2008(01)
- [10]InP基HBT及单片集成光接收机前端的理论与实验研究[D]. 崔海林. 北京邮电大学, 2007(05)