Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка наногетероструктур на подложках фосфида индия для приборов СВЧ наноэлектроники (диапазон 100 - 300 ГГц)

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
молекулярно-лучевая эпитаксия, наногетероструктура ingaas/inalas, псевдоморфная квантовая яма, дрейфовая скорость электронов, транзистор с высокой подвижностью электронов, монолитная интегральная схема, миллиметровый диапазон.

Цель проекта:
Разработка конструкции и технологических принципов создания наногетероструктур InGaAs/InAlAs на подложках InP для приборов СВЧ наноэлектроники (диапазон 100 – 300 ГГц). Пластины наногетероструктур InGaAs/InAlAs, получаемые эпитаксиальными методами (вакуумным напылением полупроводниковых пленок), являются базовым материалом для изготовления СВЧ полевых транзисторов и монолитных интегральных схем. Наногетероструктуры InGaAs/InAlAs в актавной области содержат канал из узкозонного полупроводника InGaAs, обладающего высокими транспортными параметрами (концентрацией и подвижностью электронов), расположенный в приповерхностной области гетероструктуры на глубине не более 15 нм.

Основные планируемые результаты проекта:
В мире продвижение в СВЧ область >100 ГГц и терагерцовый диапазон осуществляется разработкой интегральных схем на основе наногетероструктур (In,Ga,Al)As с высокой мольной долей индия (x > 50 %) в канале на подложке или InP. Использование гетероструктур на подложках фосфида индия InP обеспечивает значительно более высокие характеристики СВЧ транзисторов при работе в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн (свыше 100 ГГц до 1 ТГц) по сравнению с гетероструктурами на подложках GaAs и структурами на основе GaN: больший коэффициент усиления, меньший коэффициент шума, большая предельная частота усиления по мощности fmax (до 1 ТГц).
В работе проведена разработка конструкции и технологического процесса получения пластин наногетероструктур на подложках фосфида индия (технологический маршрут получения, рекомендации по конструкции и технологическим принципам получения наногетероструктур InGaAs/InAlAs на подложках InP) со следующими основными характеристиками: концентрация электронов не менее 2,8∙10^12 см^-2, подвижность (при температуре 300 К) не менее 10500 см^2/Вс. В мире широко проводятся разработки приборов на основе наногетероструктур (In,Ga,Al)As с высокой мольной долей индия (x > 50 %) в канале. Используются псевдоморфные гетероструктуры на подложках InP, изоморфные структуры со вставками InAs, метаморфные структуры на подложках GaAs. По данным, опубликованным к 2015 году, наилучшие транспортные характеристики гетероструктур InGaAs/InAlAs составляют от 7500 до 13000 см^2/(В∙с) с концентрацией электронов (2-4)∙10^12 см^-2.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В мире широко проводятся разработки приборов на основе наногетероструктур (In,Ga,Al)As с высокой мольной долей индия (x > 50 %) в канале. Используются псевдоморфные гетероструктуры на подложках InP, изоморфные структуры со вставками InAs, метаморфные структуры на подложках GaAs. По данным, опубликованным к 2015 году, наилучшие транспортные характеристики гетероструктур InGaAs/InAlAs составляют от 7500 до 13000 см^2/(В∙с) с концентрацией электронов (2-4)∙10^12 см^-2.
В работе проведена разработка новой конструкции НЕМТ наногетероструктур InAlAs/InGaAs на подложках InP, содержащих внутри канала нанометровые слои-вставки InAs, которые с учетом подхода зонной инженерии электронных состояний в квантовых гетероструктурах позволили повысить транспортные характеристики гетероструктур до мирового уровня.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Пластины наногетероструктур InGaAs/InAlAs на подложках InP могут использоваться для создания на их основе приемо-передающих монолитных интегральных схем (малошумящих усилителей, усилителей мощности) для диапазона частот свыше 100 ГГц. Возможные области применения: повышение пропускной способности систем связи (широкополосные беспроводные сети передачи информации, радиорелейные сети, мобильные сети), системы радиолокации высокого разрешения, спутниковая связь, мониторинг окружающей среды, антитеррористический мониторинг (сканирование).

Текущие результаты проекта:
Разработана конструкция (состав, толщина и степень легирования эпитаксиальных слоев) и технологические режимы получения наногетероструктур InAlAs/InGaAs на подложках InP. Получены макеты и экспериментальные образцы HEMT наногетероструктур InAlAs/InGaAs на подложках InP. Концентрация электронов в экспериментальных образцах больше 2,8∙10^12 см^-2, подвижность (при температуре 300 К) более 10500 см^2/Вс. Проведены экспериментальные исследования макетов и экспериментальных образцов HEMT наногетероструктур InAlAs/InGaAs на подложках InP методом просвечивающей и просвечивающей растровой электронной микроскопии, методом рентгеновской дифрактометрии и подтверждено их высокое структурное совершенство. Разработана эскизная конструкторская документация и лабораторный технологический регламент получения HEMT гетероструктур InGaAs/InAlAs на подложках InP. Разработаны рекомендации по оптимальным конструкции и оптимальным технологическим режимам получения HEMT гетероструктур InGaAs/InAlAs на подложках InP.