韩国和日本的研究人员声称高电子迁移率晶体管(HEMTs)的截止频率创下新纪录,其中铟镓砷(InAlAs)量子阱中的铟镓砷(InGaAs)量子阱构成了通道。韩国Kyungpook国立大学和蔚山大学以及日本NTT设备技术实验室的团队说:“据我们所知,这是在任何材料系统的晶体管上第一次演示超过700GHz的FT和FMAX。并且这些设备可能会对‘太赫兹’(300-3000千兆赫)射频(RF)电磁(EM)领域产生影响,因为该领域的波长在亚毫米范围内,可通过将栅极长度减小到25nm,来提高频率性能。”
金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延异质结构在3英寸半绝缘磷化铟(InP)衬底上生长。层序列为200nm In0.52Al0.48As缓冲层,9nm InGaAs量子阱沟道,9nm In0.52Al0.48As势垒/间隔层,3nm InP蚀刻停止层和30nm重掺杂In0.52Al0.48As / In0.53Ga0.47As多层层帽。将外延材料制成具有凹陷栅极的HEMT。栅极-沟道距离为5nm,源极-漏极间距为0.8μm实现了长达25nm的栅极长度。
25nm栅极器件的DC导通电阻为279Ω-μm,而接触电阻为40Ω-μm。峰值跨导为2.8mS /μm,漏极偏压(VDS)为0.8V。亚阈值摆幅为100mV / decade,漏极诱导势垒降低(DIBL)为120mV / V.对于宽度为2x20μm的25nm栅极HEMT,在1-50GHz范围内的测量分别给出了703GHz截止频率(fT)和820GHz的最大振荡频率(fmax)。
由于频率方面的“尖峰行为”,fmax可能会存在问题,但是 820GHz fmax值是通过小信号模型导出的,对fmax提供了合理的估计,因为当测量频率超过10GHz时,冲击电离的影响会减小。
该团队指出,使用相同的偏置条件可以获得700GHz以上的fT和fmax值,这与其他高速晶体管报告不同。