微波器件與積體電路研究室

微波器件與積體電路研究室主要從事新型微波器件與積體電路技術研發,是我國化合物半導體器件和電路研究的開創者之一。研究室下設4英寸化合物半導體工藝線、微波單片積體電路(MMIC)設計和測試、超高頻大功率微波模組與系統集成、新型太陽能電池製造技術、新型納米積體電路工藝等實驗室和科研平台。

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基地介紹

微波器件與積體電路研究室是國內最早開展化合物半導體器件和電路研究的單位之一,承擔了多項國家“863”、“973”、自然科學基金項目和中國科學院創新項目研究,取得了一系列具有影響力的研究成果。研究室下設“4英寸化合物半導體工藝線”、“微波單片積體電路(MMIC)設計和測試”、“微波模組研究”、“光電模組研究”四個科研平台。成熟的4英寸GaAs器件和電路工藝、2英寸InP器件和電路及GaN HEMTs成套工藝流程為高頻大功率微波器件研製提供了可靠的技術保障,完備的微波電路設計環境和高頻測試系統為微波毫米波積體電路設計創造了良好的科研環境;成套的模組製作設備,為開展微波射頻模組研製奠定了基礎。
研究室如今的主要研究方向包括:GaAs基和InP基微波毫米波半導體器件和電路研製、微波大功率GaN基器件和電路研究、微波單片積體電路設計和測試技術、超高頻數模混合電路研究、微波混合電路和模組、光電器件與高密度集成技術。

學科方向

GaAs器件與電路研究(HEMT, HBT)
基於國內首條4英寸化合物研製工藝線開展GaAs器件工藝、新結構器件、工藝和器件建模、電路研製等研究,成功地開發出完備的GaAs HEMT和HBT整套工藝流程,並研製成功fT>872GHz的0.1μm T型柵PHEMT、fT>92GHz的2μm HBT、增強型HEMT等器件和2.5GHz低噪聲放大器、2.5-10GHz跨阻放大器、10Gb/s GaAs PHEMT光調製器驅動電路及10Gb/s InGaP/GaAs HBT光調製器驅動器等電路。
毫米波InP基器件與電路研究
主要從事毫米波超低噪聲InP 基HEMT器件研究、特殊結構InP 基PHEMT和HBT器件研發、InP基MMIC設計技術與製作工藝研究,現已建立了納米柵InP基HEMT工藝流程。
寬禁帶化合物半導體(GaN)器件與電路研究
氮化鎵(GaN)作為第三代半導體材料體系的代表,由於其優良高溫及高頻特性已成為如今國際上研究的熱點。先後與中科院半導體所和物理所合作開展GaN材料、器件、電路和理論等方面研究----採用國產材料研製出國內領先的AlGaN/ GaN HEMT器件:Imax = 0.92A/mm(Vgs=1V),gm-extrinsic= 184mS/mm fT = 18.76GHz fmax>25GHz,大尺寸的GaN功率器件:Imax = 1.42A(Vgs=0.5V) Wgate = 1.6mm。現正在開展C-X波段GaN 功率器件和MMIC研究。
微波單片積體電路(MMIC)設計和測試技術
主要開展GaAs基微波毫米波低噪聲放大電路、功率放大電路、寬頻帶放大電路、雷射調製驅動電路等多種單片積體電路(MMIC)的設計與測試。
新一代模組技術研究
採用自主開發的無源耦合和準無源耦合技術實現光電模組的組裝,如今正致力於新一代光電發射模組、微波混合積體電路模組研究。

科研實力

微波器件與積體電路研究室主要從事新型微波器件與積體電路技術研發,是我國化合物半導體器件和電路研究的開創者之一。研究室下設4英寸化合物半導體工藝平台、微波毫米波器件和電路測試平台。

工藝平台

中國科學院微波器件與積體電路研究室(四室)從“七五”期間開始從事化合物半導體特種器件和電路的研究。2001年通過與矽研製工藝線共同使用部分關鍵設備、儀器和設施,率先在國內建成了一條整套化合物半導體器件和電路研製線。2002年,在中國科學院的支持下研究室開展GaN功率器件和電路的研製,2003年,開發成功具有自主智慧財產權的2英寸藍寶石襯底C波段GaN功率器件和InP HEMT/HBT流程,2007年,開發成功具有自主智慧財產權的2英寸SiC襯底的GaN功率器件工藝流程,申請核心專利18多項。

測試平台

中國科學院微電子研究所微波器件與電路研究室在國家多個科研項目的資助和領導的支持下,建成了微波毫米波器件和電路測試平台,配置了一套基於高頻數字、S參數、瞬態、功率、在片和封裝及模組測試等要求的設備和儀器,同時還具有IC-CAP建模軟體、ADS仿真軟體以及CADENCE設計軟體,可滿足本項目的測試與建立器件模型的要求。測試人員在多年的實際工作中積累了豐富的微波毫米波測試能力,同時支撐了很多的國家縱向項目。
該平台與國內的多個科研院所建立了長期的服務與合作關係,還與安捷倫公司合作建立了微波模組聯合試實驗室。同時該平台也負責支撐室內的各個科研項目,主要承擔高頻器件和電路的在片及封裝模組的高頻S參數測試、Loadpull和建模等工作。先後購置了Cascade Summit 9000高頻微波探針台、Cascade 12000 高低溫微波探針台、SUSS PA200 半自動微波探針台、HP8510C矢量網路分析儀(45MHz-26.1GHz)、HP8563E頻譜分析儀(9KHz-26.5MHz)、HP 83752B合成掃頻源(10MHz-20GHz)、HP8349B微波信號功率放大器(2-20GHz)、BONN BLMA 6018-35 微波功率放大器(6-18GHz)、Agilent PNA E8363B矢量網路分析儀(10MHz-40GHz)、Agilent E4417A雙通道功率計等大批射頻微波測試設備。

成果展示

研究室承擔了多項國家科技重大專項、“863”計畫、“973”計畫、國家自然科學基金和中國科學院等項目和任務。在微波毫米波氮化鎵功率器件和電路、高端毫米波磷化銦器件和電路、砷化鎵HBT超高速數模混合電路、新一代太陽能電池技術、石墨烯電子器件、高遷移率異質溝道工程等方面取得了一批顯著的創新成果。

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