Гетероструктуры на основе материалов A3B5 для радиофотоники, СВЧ-электроники и фотоэлектроники

Объектом исследования является технология молекулярно-лучевой эпитаксии. Цель проекта – разработка технологии получения и исследование свойств новых гетероэпитаксиальных структур (ГЭС) для СВЧ-электроники, фотоэлектроники и радиофотоники. Целью проекта в 2022 году являлась разработка технологии молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) AlGaAs/InGaAs/GaAs для создания субтерагерцовых мощных DA-pHEMT транзисторов, AlN/GaN ГЭС для СВЧ и силовых транзисторов и исследование процессов в эпитаксии InAlAs/InGaAs/InP ГЭС для приборов радиофотоники. В процессе работы проводились экспериментальные исследования механизмов роста, а также структурных, транспортных и оптических свойств ГЭС, рассчитывалась энергетическая структура, концентрация точечных дефектов, транспортные и оптические свойства ГЭС, разрабатывались новые методик контроля параметров ГЭС. Результаты исследований могут быть применены для развития и изготовления гетероструктур, используемых при разработке и выпуске приборов СВЧ электроники, СВЧ фотоэлектроники, задач радиофотоники и ИК техники. Важнейшими результатами проекта являются: (1) разработка технологии синтеза ГЭС InGaAlAs/InAlAs для электро-абсорбционного модулятора с коэффициентом экстинкции, не превышающем по абсолютной величине -20 дБ (при напряжении 4 В и длине 1 мм), что обеспечивает малые пассивные оптические потери и технологическую простоту монтажа чипа и стыковки с оптоволокном; (2) Разработаны и оптимизированы ГЭС AlGaAs/InGaAs/GaAs с односторонним delta-легированием для ключевых pHEMT-транзисторов и на их основе были изготовлены монолитные интегральные схемы переключателей с параметрами, в целом не уступающими параметрам аналогов, изготовленных на основе более сложных гетероструктур с двухсторонним легированием. изготовлены интегральные схемы двухпозиционных pHEMT-переключателей с длиной и шириной затвора 0.5 и 100 мкм соответственно. Сопротивление транзисторов в открытом состоянии равнялось Ron = 1.0 Ом·мм, а проходная емкость в закрытом состоянии Coff = 0.37 пФ/мм. Максимальная крутизна транзистора равнялась 400 мСм/мм, максимальная величина тока насыщения составляла 380 мА/мм, напряжение отсечки Uth > −1.3 В. Частотный диапазон двухпозиционных переключателей составлял 0−20 ГГц, вносимые потери в этом частотном диапазоне по абсолютной величине не превышали 2.2 дБB, а максимальное значение возвратных потерь по абсолютной величине составило 11.7 дБ. Потери запирания по абсолютной величине были не менее 56 дБ, верхняя граница линейности по входу при компрессии коэффициента передачи на 1 дБ — не менее 21 дБм, точка пересечения интермодуляционных составляющих третьего порядка по входу — не менее 40 дБм.