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E模In<sub>0.80</sub>Ga<sub>0.20</sub>As/InAs/In<sub>0.80</sub>Ga<sub>0.20</sub>As沟道双栅极高电子迁移率晶体管（DG-HEMTs）的射频与直流性能研究：面向未来亚毫米波及太赫兹应用

DOI：10.1080/03772063.2018.1553641 期刊：IETE Journal of Research 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 本文采用Sentaurus-TCAD软件系统研究了新型增强型（E-Mode）双栅高电子迁移率晶体管（DGHEMT）的直流与射频特性。通过分析短沟道效应，同时探究了该新型DGHEMT的可扩展性。所提出的DGHEMT具有以下优异特性：本征In0.80Ga0.20As/InAs/In0.80Ga0.20As沟道、双硅δ掺杂层以及铂（Pt）埋栅技术。当Lg=20nm时，在VGS=0.6V和VDS=0.8V条件下，该器件展现出3970mS/mm的最大跨导（gm_max）和1650mA/mm的最大漏极电流（IDS_max）。其20mV的阈值电压证实了E-Mode特性。对于Lg=20nm的DGHEMT，在VDS=0.5V时测得亚阈值摆幅（SS）为74mV/dec，漏极感应势垒降低（DIBL）值为78mV/V。该E-Mode DGHEMT在VDS=0.6V时还实现了826GHz的截止频率（fT）和1615GHz的最高振荡频率（fmax）。经计算，Lg=20nm的DGHEMT在栅下电子速度为6.4×10^7cm/s时，逻辑门延迟仅为31.25fs。这种卓越的射频与直流性能使该DGHEMT成为未来亚毫米波及太赫兹频段应用的理想选择。
作者： J. Ajayan，T. Ravichandran，P. Mohankumar，P. Prajoon，J. Charles Pravin，D. Nirmal
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究一种具有In0.80Ga0.20As/InAs/In0.80Ga0.20As沟道的新型增强型双栅高电子迁移率晶体管（DGHEMT）的直流和射频性能，以应用于未来的亚毫米波和太赫兹领域。

研究成果

所提出的20纳米栅长E模DGHEMT器件展现出优异的射频与直流性能，包括高跨导、漏极电流及截止频率，且短沟道效应微弱。该器件适用于未来空间、国防和医疗领域的亚毫米波与太赫兹应用，并在超越硅基CMOS逻辑电路方面具有潜力。

研究不足

该研究基于TCAD软件的仿真而非实验制造，可能无法完全反映实际中的变化和制造挑战?？衫┱剐苑治鼋鱿抻谡ぜざ戎?0纳米的情况，虽考虑了量子效应但可能存在近似处理。应用聚焦于特定频率范围和材料，可能限制其普适性。

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