• 한국진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.335-340
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• 2013

본 논문은 InP 식각정지층을 갖는 MHEMT 소자의 항복전압을 증가시키기 위한 시뮬레이션 설계 논문이다. MHEMT 소자의 게이트 리세스 구조 및 채널 구조를 변경하여 시뮬레이션을 수행하였고 비교 분석하였다. MHEMT 소자의 드레인 측만을 완전히 제거한 비대칭 게이트 리세스 구조인 경우 $I_{dss}$ 전류가 90 mA에서 60 mA로 줄어들지만 항복 전압은 2 V에서 4 V로 증가함을 확인하였다. 이는 $Si_3N_4$ 보호층과 InAlAs 장벽층 사이의 계면에서 형성되는 전자-포획 음의 고정전하로 인해 채널층에서의 전자 공핍이 심화되어 나타나는 현상으로 이는 채널층의 전류를 감소시켜 충돌이온화를 적게 형성시켜 항복전압을 증가시킨다. 또한, 동일한 구조의 비대칭 게이트 리세스 구조에서 채널층을 InGaAs/InP 복합 채널로 바꾸어 설계한 구조에서는 항복전압이 5 V로 증가하였다. 이는 높은 드레인 전압에서 InP 층의 적은 충돌이온화와 이동도로 인해 전류가 더 감소했기 때문이다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제33권2호
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• pp.99-104
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• 2020

In this study, we fabricated a metamorphic high-electron-mobility transistor (mHEMT) device with a T-type gate structure for the implementation of W-band monolithic microwave integrated circuits (MMICs) and investigated its characteristics. To fabricate the mHEMT device, a recess process for etching of its Schottky layer was applied before gate metal deposition, and an e-beam lithography using a triple photoresist film for the T-gate structure was employed. We measured DC and RF characteristics of the fabricated device to verify the characteristics that can be used in W-band MMIC design. The mHEMT device exhibited DC characteristics such as a drain current density of 747 mA/mm, maximum transconductance of 1.354 S/mm, and pinch-off voltage of -0.42 V. Concerning the frequency characteristics, the device showed a cutoff frequency of 215 GHz and maximum oscillation frequency of 260 GHz, which provide sufficient performance for W-band MMIC design and fabrication. In addition, active and passive modeling was performed and its accuracy was evaluated by comparing the measured results. The developed mHEMT and device models could be used for the fabrication of W-band MMICs.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권11호
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• pp.48-53
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• 2007

본 논문에서는 branch line coupler와 ${\lambda}/4$ 전송라인을 이용한 94 GHz 발룬 회로를 설계하였고, 이를 이용하여 높은 LO-RF 격리도 특성을 갖는 W-밴드용 MIMIC 단일 평형 주파수 혼합기를 개발하였다. 혼합기는 $0.1\;{\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT 다이오드를 적용하였다. 혼합기에 사용된 MHEMT는 전류이득차단 주파수가 154 GHz, 최대공진 주파수 특성이 454 GHz의 특성을 나타내었다. 제작된 혼합기의 특성 측정 결과 LO 입력 전력이 8.6 dBm일 때 12.8 dB의 변환 손실 특성을 나타내었으며, 입력 및 출력 P1 dB는 각각 5 dBm, -8.9 dBm의 특성을 나타내었다. 또한 LO-RF 격리도 특성은 94 GHz에서 37.2 dB로 높은 격리도 특성을 나타내었다. 격리도 특성을 고려할 때, 본 논문에서 설계 및 제작된 W-밴드용 MIMIC 단일 평형 주파수 혼합기는 기존의 밀리미터파 대역 혼합기와 비교하여 높은 LO-RF 격리도 특성을 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제42권5호
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• pp.61-68
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• 2005

본 논문에서는 낮은 변환손실 특성의 94 GHz MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) resistive 믹서를 설계 및 제작하였다. MIMIC resistive 믹서는 $0.1{\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT (High Electron Mobility Transistor)를 이용하여 설계 및 제작되었다. 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도 665 mA/mm, 최대 전달컨덕턴스(Gm)는 691 mS/mm를 얻었으며, RF 특성으로 fT는 189 GHz, fmax는 334 GHz의 양호한 성능을 나타내었다. 94 GHz MIMIC 믹서의 개발을 위해 MHEMT의 비선형 모델과 CPW 라이브러리를 구축하였으며, 이를 이용하여 MIMIC 믹서를 설계하였다. 설계된 믹서는 본 연구에서 개발된 MHEMT MIMIC 공정을 이용해 제작되었다. 94 GHz MIMIC resistive 믹서의 측정결과 변환손실 특성은 94 GHz에서 8.2 dB의 양호한 특성을 나타내었으며, 입력 P1 dB는 9 dBm, 출력 P1 dB는 0 dBm의 결과를 얻었다. Resistive 믹서의 LO-IF 격리도는 94.03 GHz에서 15.6 dB의 측정 결과를 얻었다. 본 논문에서 설계 및 제작된 94 GHz MIMIC resistive 믹서는 기존의 W-band 대역 resistive 믹서와 비교하여 낮은 변환손실 특성을 나타내었다.

• ETRI Journal
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• 제42권4호
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• pp.549-561
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• 2020

We developed a 0.1-㎛ metamorphic high electron mobility transistor and fabricated a W-band monolithic microwave integrated circuit chipset with our in-house technology to verify the performance and usability of the developed technology. The DC characteristics were a drain current density of 747 mA/mm and a maximum transconductance of 1.354 S/mm; the RF characteristics were a cutoff frequency of 210 GHz and a maximum oscillation frequency of 252 GHz. A frequency multiplier was developed to increase the frequency of the input signal. The fabricated multiplier showed high output values (more than 0 dBm) in the 94 GHz-108 GHz band and achieved excellent spurious suppression. A low-noise amplifier (LNA) with a four-stage single-ended architecture using a common-source stage was also developed. This LNA achieved a gain of 20 dB in a band between 83 GHz and 110 GHz and a noise figure lower than 3.8 dB with a frequency of 94 GHz. A W-band image-rejection mixer (IRM) with an external off-chip coupler was also designed. The IRM provided a conversion gain of 13 dB-17 dB for RF frequencies of 80 GHz-110 GHz and image-rejection ratios of 17 dB-19 dB for RF frequencies of 93 GHz-100 GHz.

• ETRI Journal
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• 제45권1호
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• pp.171-179
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• 2023

We have developed an InAlAs/InGaAs metamorphic high electron mobility transistor device fabrication process where the gate length can be tuned within the range of 0.13㎛-0.16㎛ to suit the intended application. The core processes are a two-step electron-beam lithography process using a three-layer resist and gate recess etching process using citric acid. An electron-beam lithography process was developed to fabricate a T-shaped gate electrode with a fine gate foot and a relatively large gate head. This was realized through the use of three-layered resist and two-step electron beam exposure and development. Citric acid-based gate recess etching is a wet etching, so it is very important to secure etching uniformity and process reproducibility. The device layout was designed by considering the electrochemical reaction involved in recess etching, and a reproducible gate recess etching process was developed by finding optimized etching conditions. Using the developed gate electrode process technology, we were able to successfully manufacture various monolithic microwave integrated circuits, including low noise amplifiers that can be used in the 28 GHz to 94 GHz frequency range.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.599-602
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• 2005

In this paper, we have performed a study that modifies the CPW Pad configurations to improve an $f_{max}$ characteristic of metamorphic HEMT. To analyze the CPW Pad structures of MHEMT, we use the ADS momentum simulator developed by $Agilent^{TM}$. Comparing the employed structure (G/W = 40/100 m), the optimized structure (G/W = 20/25 m) of CPW MHEMT shows the increased $S_{21}$ by 2.5 dB, which is one of the dominant parameters influencing the $f_{max}$ of MHEMT. To compare the performances of optimized MHEMT with the employed MHEMT, DC and RF characteristics of the fabricated MHEMT were measured. In the case of optimized CPW MHEMT, the measured saturated drain current density and transconductance $(g_m)$ were 693 mA/mm and 647 mS/mm, respectively. RF measurements were performed in a frequency range of $0.1{\sim}110$ GHz. A high $S_{21}$ gain of 5.5 dB is shown at a millimeter-wave frequency of 110 GHz. Two kinds of RF gains, $h_{21}$ and maximum available gain (MAG), versus the frequency, and a cut-off frequency ($f_t$) of ${\sim}154$ GHz and a maximum frequency of oscillation ($f_{max}$) of ${\sim}358$ GHz are obtained, respectively, from the extrapolation of the RF gains for a device biased at a peak transconductance. An optimized CPW MHEMT structure is one of the first reports among fabricated 0.1 m gate length MHEMTs.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권12호
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• pp.1-6
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• 2007

본 논문에서 기존에 사용하고 있는 metamorphic high electron transistor (MHEMT)의 채널에 InP를 추가하여 제작 하였다. InP는 In0.53Ga0.47As와 비교하여 낮은 충돌 이온화 계수를 가지고 있다. 그런 특성을 MHEMT의 문제점 중의 하나인 낮은 항복전압의 개선에 이용하였다. 우리는 기존의 MHEMT와 InP 합성 채널 MHEMT의 항복 특성과 주파수 특성을 비교 하였다. 본 논문에서 InP 합성 채널 MHEMT의 on-state와 off-state 항복전압이 각각 2.4와 5.7 V가 측정 되었고 또한 cut-off 주파수와 maximum oscillation 주파수는 각각 160 GHz와 230 GHz가 측정 되었다. 위의 결과는 InP 합성 채널 MHEMT가 밀리미터파 대역의 전력용 소자에 이용되는데 큰 장점을 갖는 소자임을 알 수 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권4호
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• pp.1-6
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• 2008

본 논문에서는 밀리미터파 대역에서 광대역 특성을 갖는 MHEMT (Metamorphic High Electron Mobility Transistor) cascode 증폭기를 설계 및 제작하였다. Cascode 증폭기 제작을 위해 먼저 $0.1{\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs MHEMT를 설계 및 제작하였다. 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도가 670 mA/mm이고, 최대 전달컨덕턴스(gm)는 688 mS/mm이며, 주파수 특성으로 전류이득 차단 주파수($f_T$)는 139 GHz, 최대 공진 주파수($f_{max}$)는 266 GHz의 특성을 나타내었다. 설계된 cascode 증폭기는 회로의 발진을 막기 위해서 저항과 캐패시터를 commom gate 소자의 드레인이 병렬로 연결하였다. Cascode 증폭기는 CPW (Coplanar Waveguide) 전송선로를 이용하여 광대역 특성을 얻을 수 있도록 정합회로를 설계하였다. 설계된 증폭기는 본 실험실에서 개발된 MHEMT MMIC 공정을 이용해 제작되었다. 제작된 cascode 증폭기의 측정결과, 3 dB 대역폭이 20.76$\sim$71.13 GHz로 50.37 GHz의 넓은 대역 특성을 얻었으며, 대역내에서 평균 7.07 dB 및 30 GHz에서 최대 10.3 dB의 S21 이득 특성을 나타내었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.921-924
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• 2005

We report low conversion loss and high LO to RF isolation 94 GHz MMIC resistive mixers based on 0.1 ${\mu}m$ InGaAs/InAlAs/GaAs metamorphic HEMT technology. The fabricated resistive mixers applied a one-stage amplifier on RF port of the mixer. By using the one-stage amplifier, we obtained the decrement of conversion loss and the increment of LO to RF isolation. So, we can obtain higher performances than conventional resistive mixers. The modified mixer shows excellent conversion loss of 6.7 dB at a LO power of 10 dBm. We also observed an extremely high isolation characteristic from the MMICs exhibiting the LO-RF isolation of 21 ${\pm}$ 0.5dB in a frequency range of 93.7${\sim}$ 94.3 GHz. The low conversion loss and high LO-RF isolation characteristics of the MMIC modified resistive mixers are mainly attributed to the performance of the MHEMTs exhibiting a maximum transconductance of 654 mS/mm, a current gain cut-off frequency of 173 GHz and a maximum oscillation frequency of 271 GHz.