斯坦福大学在2024年IEDM上展示首款60GHz氮化镓IMPATT回荡器ag百家乐接口多少钱,华东说念主科学家主导!

枢纽重点

使用 GaN 工夫在毫米波和亚 THz 频率下运转的 IMPAT(冲击电离雪崩越时候)源有可能成为最强硬的高频 (RF) 发生器。

在本年的 IEDM 上,禀报了一项要紧冲突:GaN IMPATT RF 回荡器达成了 60 GHz 的回荡,输出功率为 12.7 dBm。

斯坦福大学团队带头开展探究和制造职责,在边际端接、基板减薄和器件封装方面引入了枢纽工艺改变。

QuinStar团队端庄电路探究,并使用其行业圭臬迷惑进行RF特质测试,以严格评估器件性能。

不同基底材料的IMPATT工夫性能对比

氮化镓(GaN)因其优厚的性能,如高临界场、高挪动率和高弥漫速率,在高功率高频RF诓骗中崭露头角。这些优点使GaN成为制造IMPATT二极管的理念念材料,IMPATT二极管有望成为固态半导体RF器件中功率-频率性能最好者。表面分析预测,GaN IMPATT二极管的功率-频率乘积可比硅基二极管超越450倍。干系词,由于无法达成均匀雪崩,GaN IMPATT二极管的实践演示永远受阻。2020年,初次在GaN PN二极管中不雅察到800MHz回荡,该二极管具备雪崩击穿才气。斯坦福大学在2024年IEDM上展示的最新效果大大鼓动了GaN IMPATT工夫,达成了60GHz回荡。

IMPATT二极管是特有的器件,它们在击穿状况下职责。关于GaN而言,边际末端结构关于隆重电场赞成庸过早器件击穿至关遑急。在这项职责中,秉承了5度斜角台面蚀刻来确保均匀雪崩,这在器件在未钳位理性开关测试时间的均匀电致发光中获得了考证。

5度斜角用于边际末端和均匀雪崩电致发光

值得强调的是,开发高性能IMPATT二极管不仅需要餍足雪崩条目,不异遑急的是镌汰寄生电阻以达成高效高频操作,并增强散热以普及功率密度和器件可靠性。为了责罚上述两个挑战,斯坦福大学团队与QuinStar工夫公司配合,ag百家乐可以安全出款的网站开发了体GaN衬底减薄工艺,并将二极管与IIa型金刚石散热片集成封装。

减薄工艺进程全心优化,将体GaN衬底从400微米减薄至20微米,同期保握二极管中的雪崩才气。总导通电阻镌汰了54%,泄走电流保握最小,且击穿电压在减薄后保握不变。

秉承特制的陶瓷柱当作封装,其中集成了金刚石散热片当作基底。该封装在W波段操作下提供了最小的寄生元件。金刚石散热片的秉承使二极管省略承受高达2.65 MW/cm²的高输入功率密度而不发生焚烧。

20微米衬底厚度的GaN IMPATT二极管及全封装器件

封装好的二极管镶嵌波导谐振腔中,并使用QuinStar公司的行业测试平台进行测试。回荡器电路秉承滑动短路器进行阻抗调谐。在17.1 kA/cm²的偏置电流下,二极管省略达成60.8 GHz回荡,输出功率为12.7 dBm。这一结尾记号着首款达到V波段操作的GaN IMPATT回荡器出身,展示了其在毫米波诓骗中的纷乱后劲。

GaN IMPATT回荡器的RF回荡特质及性能基准

忖度改日,仍有显耀的修订空间。现在,GaN衬底是热阻的主要开始。为了克服这一甘休,达成倒装芯片设立并增强GaN与金刚石界面之间的热领域导热至关遑急,以普及GaN IMPATT二极管的热容量。器件到电路的协同优化是普及系统遵守和输出功率的另一枢纽。咱们接下来的职责将围绕电热协同探究张开,以充分开释GaN鄙人一代IMPATT工夫中的后劲。

禀报东说念主简介

斯坦福大学与QuinStar工夫公司在斯坦福大学Srabanti Chowdhury西宾的伙同下,宽带隙实践室一直处于GaN垂直器件改变的前沿。他们最近在金刚石和GaN集成方面的高等热管束商议引起了凡俗柔顺,推动了性能领域。

IMPATT器件是 Zhengliang Bian博士商议的中枢骨子,他是Chowdhury西宾率领下的博士生,并在本年的IEDM上进行了干系展示。Avery Marshall端庄电路探究和测量职责,与Lissete Zhang和Tracey Lee缜密配合。在边际末端、晶圆减薄、散热和特有封装探究方面的枢纽改变使这项工夫的收效演示成为可能,为这一规模的有出息的发展道路图铺平了说念路。

Zhengliang Bian 本科来自清华大学,以下是简介:

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