斯坦福大学在2024年IEDM上展示首款60GHz氮化镓IMPATT漂泊器国产 gv，华东说念主科学家主导！

关键重心

使用 GaN 本事在毫米波和亚 THz 频率下开动的 IMPAT（冲击电离雪崩越时期）源有可能成为最强盛的高频 （RF） 发生器。

在本年的 IEDM 上，讨教了一项要紧讲理：GaN IMPATT RF 漂泊器完了了 60 GHz 的漂泊，输出功率为 12.7 dBm。

斯坦福大学团队带头开展盘算推算和制造责任，在边际端接、基板减薄和器件封装方面引入了关键工艺革新。

QuinStar团队讲求电路盘算推算，并使用其行业表率确立进行RF特色测试，以严格评估器件性能。

不同基底材料的IMPATT本事性能对比

氮化镓（GaN）因其优厚的性能，如高临界场、高迁徙率和高充足速率，在高功率高频RF愚弄中崭露头角。这些优点使GaN成为制造IMPATT二极管的理思材料，IMPATT二极管有望成为固态半导体RF器件中功率-频神圣能最好者。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向上450倍。关联词，由于无法完了均匀雪崩，GaN IMPATT二极管的践诺演示长久受阻。2020年，初度在GaN PN二极管中不雅察到800MHz漂泊，该二极管具备雪崩击穿才智。斯坦福大学在2024年IEDM上展示的最新效果大大股东了GaN IMPATT本事，完了了60GHz漂泊。

IMPATT二极管是私有的器件，它们在击穿状况下责任。关于GaN而言，边际末端结构关于严防电场齐集庸过早器件击穿至关进攻。在这项责任中，聘用了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代的均匀电致发光中获得了考据。

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，开辟高性能IMPATT二极管不仅需要显示雪崩条目，相同进攻的是裁减寄生电阻以完了高效高频操作，并增强散热以晋升功率密度和器件可靠性。为了惩处上述两个挑战，斯坦福大学团队与QuinStar本事公司合营，开辟了体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。

减薄工艺历程用心优化，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智。总导通电阻裁减了54%，泄走电流保握最小，且击穿电压在减薄后保握不变。

聘用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。金刚石散热片的聘用使二极管八成承受高达2.65 MW/cm²的高输入功率密度而不发生燃烧。

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。漂泊器电路聘用滑动短路器进行阻抗调谐。在17.1 kA/cm²的偏置电流下，二极管八成完了60.8 GHz漂泊，输出功率为12.7 dBm。这一甩手璀璨着首款达到V波段操作的GaN IMPATT漂泊器出身，展示了其在毫米波愚弄中的众多后劲。

GaN IMPATT漂泊器的RF漂泊特色及性能基准

预测昔日，仍有显耀的改革空间。当今，GaN衬底是热阻的主要起首。为了克服这一收尾，完了倒装芯片成立并增强GaN与金刚石界面之间的热规模导热至关进攻，以晋升GaN IMPATT二极管的热容量。器件到电路的协同优化是晋升系统着力和输出功率的另一关键。咱们接下来的责任将围绕电热协同盘算推算张开，以充分开释GaN鄙人一代IMPATT本事中的后劲。

讨教东说念主简介

斯坦福大学与QuinStar本事公司在斯坦福大学Srabanti Chowdhury教师的指点下，宽带隙践诺室一直处于GaN垂直器件革新的前沿。他们最近在金刚石和GaN集成方面的高档热管制征询引起了世俗慈祥，推动了性能规模。

IMPATT器件是 Zhengliang Bian博士征询的中枢实质，他是Chowdhury教师带领下的博士生，并在本年的IEDM上进行了有关展示。Avery Marshall讲求电路盘算推算和测量责任，与Lissete Zhang和Tracey Lee细腻合营。在边际末端、晶圆减薄、散热和私有封装盘算推算方面的关键革新使这项本事的告捷演示成为可能，为这一限制的有出路的发展阶梯图铺平了说念路。

Zhengliang Bian 本科来自清华大学，以下是简介：

本文由EETOP编译整理自semiwiki

https://semiwiki.com/events/351816-stanford-showcases-the-first-60-ghz-gan-impatt-oscillator-at-iedm-2024

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