Page 14 - MWJC_JulAug2019_eMag
P. 14
CoverFeature 封面专题
并添加连接器。最后，再使用导电环氧 言，增益比其MSG低4.4dB，而放大器2 2.0
树脂安装包含了CNT-FET的氧化铝芯 的增益则比其MSG低7 dB。放大器2的 1.5
片载体，并连接其上导线实现电气连接 增益、|S 11 |和|S 22 |响应和频率与放大器1
（见图3）。 的类似。 1.0 Upper
通过在1149和1182 MHz处施加两个 Output Intercept Point (dBm) 0.5
测量结果与讨论 射频信号来测量OIP3。放大器1的两个 0
使用标量分析仪测量增益、回波 OIP3值（低频和高频IMD3产物）如图 –0.5 Lower
损耗、OIP3和1dB增益压缩。在V ds = 5所示，范围为-1至+1.8 dBm。相较之 –1.0
–34
–36
–32
-1.16V且V gs = -1.1V时，放大器1产生 下，放大器2的OIP3为-1.8至+0.4 dBm。 –40 –38 Input RF Power (dBm) –30 –28
11.6 dB的峰值增益，而放大器2的峰值 放大器1测得的1dB压缩点为-10.3dBm
增益为10 dB（见图4）。对于放大器1而 （见图6），而放大器2的1dB输出压缩 图5：输入为1160和1171MHz时放大器1
的OIP3。
点为-11.9dBm。这意味着放大器1和2的
OIP3与P 1dB 分别相差约10和12dB，符合
甚至超过了大多数半导体器件的10dB经
验法则。
总的来说，这些结果在Eron等人的
7
研究 基础上更进一步。他们曾设计出
一款由CVD法制备的碳纳米管所制造的
L波段CNT-FET放大器。然而，该CNT-
5
FET 中金属碳纳米管含量非常高，因此
与本文所探讨的CNT-FET相比漏电流亦
较高。
未来发展方向和潜力
本文中所实现并描述的实验结果验
证了采用对准的碳纳米管ZEBRA晶圆的
CNT-FET技术的能力。然而，在此类电
路设计中，裸片被用于最佳晶圆检测；
因此，大尺寸裸片需要长约2mm的键合
线，这也是主要的性能限制。
采用新的掩模组和改良设计的芯
片载体应能提升后续CNT-FET电路的性
能；预计频率响应会得到较大改善，噪
声系数降低，同时OIP3增高。此外，
这些放大器中所使用的CNT-FET是2018
年中生产的批次。作为相关的首个放
大器项目，自那以后，得益于技术水
平的迅猛发展，2019年1月制造的最新
CNT-FET显示其f t 和f max 性能已接近GaAs
PHEMT，并且与射频CMOS相比更有优
势（见图1），同时还具有与CMOS兼容
的优点。这些结果即将发表。对于栅长
为100nm的CNT-FET器件，基于单管测
量结果可粗略估算出性能上限范围为跨
导1200μs/μm、电流密度1500μA/μm以及
f t 约300GHz左右。因此，CNT-FET技术
未来仍有很大的发展空间。
这些最新的CNT-FET晶圆上的OIP3
和OIP3/P dc 结果俨然已超越了CMOS和其
1
他技术 （见图7）。Carbonics认为碳纳
米管射频技术将在未来两到五年内用于
国防和航空航天市场的分立及MMIC产
品，实现商业化。它适合用来对雷达、
通信和其他军事系统中的高频信号进行
高灵敏度前端信号处理，尤其适用于前
12 www.mwjournalchina.com Microwave Journal China 微波杂志 Jul/Aug 2019
