Mise à l'échelle des HEMTs GaN et des diodes Schottky pour des applications MMIC à ondes submillimétriques

Dans cet article, nous rapportons des performances à haute fréquence à la pointe de la technologie des transistors à haute mobilité des électrons à base de GaN (HEMTs) et des diodes Schottky, obtenues grâce à des technologies innovantes de mise à l'échelle des dispositifs, telles que des structures épitaxiales de HEMT à double hétérojonction AlN/GaN/AlGaN en mode d'amélioration et de déplétion (mode E/D) mises à l'échelle verticalement, un contact ohmique n^+ -GaN/2DEG à faible résistance régrown par MBE, un processus auto-aligné symétrique et asymétrique de 20 nm, et un contact Schottky métal/2DEG latéral. En raison de l'échelle proportionnelle des délais intrinsèques et parasitaires, un fₓ ultrahaut dépassant 450 GHz (avec un f ₌₀ₗ simultané de 440 GHz) et un f ₌₀ₗ proche de 600 GHz (avec un fₓ simultané de 310 GHz) sont obtenus dans les HEMTs GaN profondément mis à l'échelle tout en maintenant un Johnson figure of merit supérieur. Grâce à leur résistance à l'état de marche extrêmement faible et à leur gain élevé à de faibles tensions de drain, les dispositifs ont montré d'excellentes performances en termes de bruit à faible puissance. Des circuits oscillateurs à anneau logiques à transistors à effet de champ couplés directement en 501 étapes sont fabriqués avec un rendement élevé et une grande uniformité, démontrant la faisabilité de circuits intégrés E/D à base de GaN avec >1000 transistors. De plus, des diodes Schottky GaN auto-alignées avec un contact Schottky métal/2DEG latéral et un contact ohmique 2DEG/n^+ -GaN ont présenté des fréquences de coupure limitées par RC allant jusqu'à 2.0 THz.