Objectif
At present the limitations in terms of power density, frequency of operation and efficiency determine the capabilities of microwaves to realise low-cost integrated circuits, especially in the millimetre-wave range. The purpose of this work is to improve the high frequency power-handling capability of III-V FETs beyond the present limits by incorporating epitaxial heterostructure layers grown at extremely low temperatures, especially LT-GaAs.
A new type of heterostructure metal insulator semiconductor field effect transistor (MISFET) using a thin gallium arsenic layer grown at extremely low temperature is proposed for power application in the microwave and mm-wave regime.
Growth conditions for low temperature gallium arsenic layers and gluminium arsenic diffusion barriers have been investigated. The materials and electronic properties have been analysed. The structures have then been incorporated into first gluminium arsenic channel field effect transistor (FET) structures and 1 um gate length MISFETs have been fabricated showing a record direct current (DC) IV power product. Latest results are 23.9 W mm{-1}. IV product indicating a class A RF power handling capability of 2.7 W mm{-1}. A 2-terminal gate drain breakdown voltage of 50 V has been obtained and a source drain 3 terminal breakdown voltage of 34 V for a device with 720 mA mm{-1} maximum output current. These results lie clearly outside the limits of the commonly accepted lateral spreading model for power metal semiconductor field effect transistors (MESFET). It is suggested that this is due to the specific properties (like a controlled leakage currently and high carrier recombination rate) of the low temperature gallium arsenic layer. The charge control by the leaky metal insulator semiconductor (MIS) diode has been analysed and presently the stability of these first devices is under assessment.
APPROACH AND METHODS
III-FETs have shown the highest cut-off frequencies and lowest noise figures of all 3-terminal devices. However, their power handling capability is still severely below their intrinsic limit, mainly due to surface-induced breakdown phenomena. Furthermore, for sub-micron gate lengths the conventional technology implies a tightly controlled recess etching process. The proposed structure is an essentially planar GaAs-MISFET structure containing a novel MBE-grown LT-GaAs layer configuration in the gate barrier layer system to improve the gate breakdown characteristics. Thus, two important limitations of the microwave power FET technology will be addressed.
The focus of the program will be on the growth of LT-material containing a large number of recombination centres, its incorporation into advanced high mobility channel GaAs-HFET structures and the demonstration of improved microwave power performance.
For this cross-disciplinary task the consortium brings together complementary skills in the area of heterostructure materials growth and microwave device fabrication (Ulm, Lille), the complex evaluation of novel materials structures (Cardiff), and the detailed evaluation and modelling of microwave FETs (Lille) with know-how gained from past ESPRIT activities.
POTENTIAL
Through the program, insight will be gained into the fundamental power limits of high speed III-V HFETs. Furthermore, the novel structure has the potential of reduced processing complexity compared to conventional MMIC technologies. For this purpose it is planned to exploit the fabrication of such structures on 3" diameter substrates (PICOGICA, Siemens). The structure has the potential to provide a new generic element for next generation microwave power FETs and MMICs.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: Le vocabulaire scientifique européen.
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- sciences naturelles sciences chimiques chimie inorganique métal pauvre
- sciences naturelles sciences physiques électromagnétisme et électronique dispositif à semiconducteur
- sciences naturelles sciences chimiques chimie inorganique métalloïde
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Programme(s)
Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.
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Thème(s)
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
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Appel à propositions
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
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Régime de financement
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
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Données non disponibles
Coordinateur
89081 ULM
Allemagne
Les coûts totaux encourus par l’organisation concernée pour participer au projet, y compris les coûts directs et indirects. Ce montant est un sous-ensemble du budget global du projet.