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The impact of the gate length (Lg) on the DC and high-frequency characteristics of indium-rich In0.8Ga0.2As channel high-electron mobility transistors (HEMTs) on a 3-inch InP substrate was inverstigated. HEMTs with a source-to-drain spacing (LSD) of 0.8 μm with different values of Lg ranging from 1 μm to 19 nm were fabricated, and their DC and RF responses were measured and analyzed in detail. In addition, a T-shaped gate with a gate stem height as high as 200 nm was utilized to minimize the parasitic gate capacitance during device fabrication. The threshold voltage (VT) roll-off behavior against Lg was observed clearly, and the maximum transconductance (gm_max) improved as Lg scaled down to 19 nm. In particular, the device with an Lg of 19 nm with an LSD of 0.8 mm exhibited an excellent combination of DC and RF characteristics, such as a gm_max of 2.5 mS/μm, On resistance (RON) of 261 Ω·μm, current-gain cutoff frequency (fT) of 738 GHz, and maximum oscillation frequency (fmax) of 492 GHz. The results indicate that the reduction of Lg to 19 nm improves the DC and RF characteristics of InGaAs HEMTs, and a possible increase in the parasitic capacitance component, associated with T-shap, remains negligible in the device architecture.
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T. Takahashi / 2007 / InAlAs/InGaAs HEMTs with minimum noise figure of 1. 0 dB at 94 GHz / Proc. IEEE 19th Int. Conf. IPRM :55~58
J. M. Hornibrook / 2015 / Cryogenic control architecture for large-scale quantum computing / Phys. Rev. Appl 3:1908.07125~024010(9)
K. M. H. Leong / 2017 / 850GHz receiver and transmitter front-end using InP HEMT / IEEE Trans. THz Sci. Technol 7(4):466~475
W. R. Deal / 2017 / A 660 GHz up-converter for THz communications / Proc. IEEE Compd Semicond. Integr. Circuit Symp. (CSICS) :1~4
A. Tessmann / 2017 / A 300GHz low-noise amplifier S-MMIC for use in next-generation imaging and communication applications / Proc. IEEE MTT-S Int. Microw. Symp. :760~763
J. M. Hornibrook / 2015 / Cryogenic control architecture for large-scale quantum computing / Phys. Rev. Appl 3:1908.07125~024010(9)
K. M. H. Leong / 2017 / 850GHz receiver and transmitter front-end using InP HEMT / IEEE Trans. THz Sci. Technol 7(4):466~475
W. R. Deal / 2017 / A 660 GHz up-converter for THz communications / Proc. IEEE Compd Semicond. Integr. Circuit Symp. (CSICS) :1~4
A. Tessmann / 2017 / A 300GHz low-noise amplifier S-MMIC for use in next-generation imaging and communication applications / Proc. IEEE MTT-S Int. Microw. Symp. :760~763
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