GaN HEMT based MMIC design and fabrication for ka-band applications

Galyum Nitrür (GaN) teknolojisi son zamanlarda mm-dalga frekanslarındaki yüksek güç uygulamalarına yön vermektedir ve geliştirilmekte olan 5G teknolojisi ile ticari kullanımı artmaktadır. GaN Tabanlı Yüksek Elektron Hareketlilikli Transistörler (HEMT'ler) üstün malzeme özellikleri ve yüksek güç yoğunlukları gösterdiklerden, yüksek frekans uygulamalarında Monolitik Mikrodalga Entegre Devrelerinin (MMIC'ler) tasarımında kullanılmak için potansiyel barındırmaktadır. Transistörler ve pasif devre elemanları, NANOTAM'da geliştirilen Silisyum Karbür (SiC) tabanlı 0.15µm/0.2µm AlGaN/GaN HEMT mikrofabrikasyon süreci ile üretilmiştir. Mikrofabrikasyon sürecinin aşamaları ve epitaksiyel büyütme aşamaları anlatılmıştır. Üretilen transistörlerin doğrusal akım (DC), küçük işaret ve büyük işaret performansı karakterize edilmiştir. Transistörlerin T şeklindeki kapı geometrisi 35 GHz frekansında en iyi kazancı elde etmek için uygun hale getirilmiştir. Üç kademeli bir yükselteç MMIC tasarımı yapılmış, üretimi iki fabrikasyon döngüsünde gerçekleştirilmiş ve ölçümleri on-wafer olarak oda sıcaklığında yapılmıştır. En iyi sonucu veren devreden, 35 GHz frekansında 23.1 dB küçük işaret kazancı ile 31.9 dBm çıkış gücü ve %26.5 güç eklenmiş verimlilik (PAE) elde edilmiştir.