ТИПОВАЯ МОДЕЛЬ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ ДЛЯ СВЧ−УСТРОЙСТВ

Обоснована необходимость разработки методологии выбора исходных материалов, архитектуры и синтеза гетероструктур, базирующихся на отечественных материалах и технологиях, с привязкой к конкретным типам СВЧ−компонентов. По мере расширения номенклатуры существенно возрастают требования к энергопотреблению, габаритам и весу, частотному диапазону, шумам, значениям рабочих температур и другим характеристикам СВЧ−компонентов. Рассмотрены конкретные примеры усилителей мощности различного назначения (системы беспроводной связи и системы локации). Показано, что для выполнения подобных разработок требуется применение современных методов многоуровневого компьютерного моделирования с использованием различных методов оптимизации, а также широкое использование проверенных технических решений. Конечным результатом данной разработки является создание ряда типовых моделей гетероструктур, базирующихся, в том числе, на решении оптимизационных задач по выбору исходного материала, материала подложки, состава слоев, их последовательности, толщины слоев, содержания в них примеси, распределения ее по толщине слоя и т. д. Все это в совокупности позволяет сформировать в гетероструктуре допустимый уровень механических напряжений и высокие значения электрофизических характеристик. Набор исходных данных в виде библиотеки типовых моделей гетероструктур позволит заметно ускорить разработку различных СВЧ−компонентов и компонентов оптоэлектроники в системе приборно− технологического проектирования, улучшить характеристики приборов и экономические показатели.

1. Немудров, В. Системы на кристалле и системы в корпусе / В. Немудров, К. Борисов, Ю. Завалин, И. Корнеев, И. Малышев, В. Шиллер //Электроника НТБ. − 2014. − № 1. − С. 144—150.

2. Дмитриев, В. Ф. Моделирование СВЧ−транзисторов методом экстраполяции S−параметров / В. Ф. Дмитриев, А. М. Осипов // Вестн. Новгородского государственного ун−та. − 2004. − № 26. − С. 74—77.

3. Радченко, Д. Моделирование СВЧ−транзистора на основе эпитаксиальной гетероструктуры (HEMT) с помощью САПР Synopsys Sentaurus TKAD / Д. Радченко, К. Сбитнев // Время электроники. URL: http://www.russianelectronics.ru/engineer-r/review/2327/doc/48316/

4. Торхов, Н. А. Физическое моделирование GaN/ AlGaNHEMT наногетероструктур и мощных СВЧ−транзисторов с использованием пакета Synopsys / Н. А. Торхов, Л. И. Бабак, В. Г. Божков, А. Н. Разжувалов, А. С. Сальников. // Доклады ТУСУРа. − 2012. −№ 2(26), Ч. 2. − С. 145—151.

5. Кищинский, А. Широкополосные транзисторные усилители СВЧ−диапазона: смена поколений / А. Кищинский // Электроника НТБ. − 2010. − № 2. − С. 60—67.

6. Юрков, Р. Компоненты NEC Electronics для беспроводной связи на базе кремниево−германиевой технологии / Р. Юрков // Компоненты и технологии. − 2006. − № 11. − С. 18—20.

7. Арендаренко, А. А. Тенденции развития эпитаксиальной технологии нитридных соединений. / А. А. Арендаренко, Б. А. Орешкин, Ю. Н. Свешников, И. Н. Цыпленков // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2015.− № 1. − С. 5—15. DOI: 10.17073/1609-3577-2015-1-5-15

8. Александров, Р. Монолитные интегральные схемы СВЧ: взгляд изнутри / Р. Александров // Компоненты и технологии. − 2005. − № 9. − C. 174—182.

9. Векторная оптимизация. URL: http://sov.opredelim.com/docs/137600/index−1761.html

10. Майская, В. Высокочастотные полупроводниковые приборы. Не кремнием и арсенидом галлия единым. / В. Майская // Электроника НТБ. − 2004. − № 8. − С. 16—21.

11. Абгарян, К. К. Применение оптимизационных методов для моделирования многослойных полупроводниковых наносистем / К. К. Абгарян // Труды Института системного анализа Российской академии наук. Динамика неоднородных систем. − 2010. − Т. 53(3). − С. 6—9.

12. Абгарян, К. К. Численное моделирование распределения носителей заряда в наноразмерных полупроводниковых гетероструктурах с учетом поляризационных эффектов / К. К. Абгарян, Д. Л. Ревизников // Журнал вычислительной математики и математической физики. − 2016. − № 1. − C. 155—166.

13. Abgaryan, K. K. Computational model of 2DEG mobility in AlGaN/GaN heterostructures / K. K. Abgaryan, I. V. Mutigullin, D. L. Reviznikov // Physica status solidi (c). − 2015. − Iss. 4−5. − P. 460—465. DOI: 10.1002/pssc.201400200

14. Abgaryan, K. K. Theoretical investigation of 2DEG concentration and mobility in the AlGaN/GaN heterostructures with various Al concentrations / K. K. Abgaryan, I. V. Mutigullin, D. L. Reviznikov // Physica status solidi (c). − 2015. − V. 12. − Iss. 12. − P. 1376—1382. DOI: 10.1002/pssc.201510159

15. Федоров, Ю. В. Нитридные HEMT против арсенидных: последняя битва? / Ю. В. Федоров, С. В. Михайлович // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2015. − № 1. − С. 16—22. DOI: 10.17073/1609-3577-2015-1-16-22

16. Винокуров, Д. А. Лазерные диоды, излучающие на длине волны 850 нм, на основе гетероструктур AlGaAsP/GaAs / Д. А. Винокуров, В. А. Капитонов, А. В. Лютецкий, Д. Н. Николаев, Н. А. Пихтин, С. О. Слипченко, А. Л. Станкевич, В. В. Шамахов, Л. С. Вавилова, И. С. Тарасов // ФТП. − 2012. − Т. 45, вып. 10. − С. 1344—1348.

17. Винокуров, Д. А. Характеристика лазерных диодов, излучающих на длине волны 850 нм, с различными способами компенсации внутренних механических напряжений в гетероструктуре AlGaAs(P)/GaAs / Д. А. Винокуров, А. В. Лютецкий, Д. Н. Николаев, В. В. Шамахов, К. В. Бахвалов, В. В. Васильева, Л. С. Вавилова, М. Г. Растегаева, И. С. Тарасов // ФТП. − 2013. − Т. 47, вып. 8. − С. 1078—1081.

18. Мармалюк, А. А. Линейки лазерных диодов на основе гетероструктур AlGaPAs/GaAs с компенсацией механических напряжений / А. А. Мармалюк, М. А. Ладугин, И. В. Яроцкая, В. А. Панарин, Г. Т. Микаелян // Квантовая электроника. − 2012. − Т. 42, № 1. − С. 15—17.

19. Zhu, D. Low−cost high−efficiency GaN LED on large−area Si substrate / D. Zhu, C. J. Humphreys // CS MANTECH Conf. − New Orleans (LA, USA), 2013. − P. 269—272.