砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅倍频器制造技术

本发明专利技术的GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT倍频器，由GaAs衬底，增强型HEMT，以及外接的低通滤波器，压控振荡器，除法器、高频扼流圈构成。悬臂梁开关的下拉电压设计为HEMT的阈值电压，通过直流偏置控制HEMT的导通和信号的传输。两个悬臂梁均悬浮断开时，栅电压为0，无法形成沟道，HEMT截止，有利于减小栅极漏电流。两个悬臂梁均通过直流偏置下拉闭合时，偏置改变肖特基势垒宽度，二维电子气沟道浓度增大，HEMT导通，参考信号和反馈信号通过HEMT传输。漏极输出信号经低通滤波器和压控振荡器、除法器反馈循环后，得到参考信号的倍频信号。只有一个悬臂梁开关闭合时，可实现对单个信号的放大，实现多功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出了GaAs(砷化镓)基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT(高电子迁移率晶体管)倍频器，属于微电子机械系统的

技术介绍
倍频器是将一参考信号经过功能电路的作用,产生所需的参考信号频率整数倍的频率信号。目前，倍频器广泛应用于通信、信号处理等领域。与传统电路中的HEMT结构相比，高电子迁移率晶体管HEMT有更高的电子迁移率，速度更快，效率更高也能够降低功耗等。当前，MEMS技术也推动电路向结构简单，体积变小的方向发展。本专利技术正式要结合HEMT与MEMS技术，提出一种GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT倍频器。
技术实现思路
技术问题:本专利技术的目的是提供一种GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT倍频器。两个悬臂梁与下方的两个栅极一一对应。悬臂梁在电路中起开关的作用，控制HEMT的导通以及信号的传输。技术方案：本专利技术的砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅倍频器的HEMT为生长在GaAs衬底上的增强型HEMT，包括本征GaAs层，本征AlGaAs层N+AlGaAs层，源极，漏极，栅极，锚区，悬臂梁开关，下拉极板，绝缘层，通孔，引线；在GaAs衬底上有本征GaAs层，本征GaAs层上有本征AlGaAs层，本征AlGaAs层上有N+AlGaAs层，源极，漏极位于两个悬臂梁开关的两侧，源极接地，两个栅极并列设置，与两个悬臂梁开关一一对应，悬臂梁开关的一端固定在锚区上，另一端悬浮在栅极之上，下拉极板设置在悬臂梁开关末端下方，下拉极板接地，绝缘层覆盖在下拉极板上，直流偏置通过高频扼流圈和锚区作用在悬臂梁开关上，悬臂梁开关的下拉电压设计为HEMT的阈值电压；引线分别通过通孔接本征GaAs层；HEMT漏极输出信号有两种工作方式，一种是选择第一端口输入至低通滤波器，低通滤波器输出接入压控振荡器，压控振荡器输出通过第二端口接入除法器，除法器输出信号作为反馈通过锚区加载到一个悬臂梁开关上，构成反馈回路，参考信号通过锚区加载到另一个悬臂梁开关上，HEMT的漏极输出信号的另一种工作方式是选择第二端口直接输出放大信号。所述悬臂梁开关的闭合或断开通过直流偏置控制，当两个悬臂梁开关均在达到或大于下拉电压的直流偏置下实现下拉，与栅极接触，开关呈闭合状态时，在栅电压作用下，形成二维电子气沟道，HEMT导通，参考信号和反馈信号通过HEMT实现相乘，漏极输出包含两信号的相位差信息，经第一端口输入低通滤波器，低通滤波器滤除高频部分，输出包含相位差信息的直流电压，直流电压输入压控振荡器，作为控制电压调节压控振荡器的输出频率，调节频率后的信号经第三端口传输至除法器，除法器输出信号作为新的反馈信号加载到悬臂梁开关上，环路循环反馈的结果是反馈信号与参考信号的频率相等，压控振荡器的第四端口输出频率fo为参考信号频率的N倍：N×fref,实现参考信号的倍频；N是自然数；当直流偏置小于下拉电压，两个悬臂梁开关均不与栅极接触，开关断开时，栅电压为0，HEMT截止，能够有效的减小栅极漏电流，降低功耗；当只有一个悬臂梁开关闭合，另一个悬臂梁开关处于断开状态时，闭合的悬臂梁开关下方形成二维电子气沟道，断开的悬臂梁开关下方形成高阻区，沟道与高阻区串联的结构有利于提高HEMT的反向击穿电压，只有闭合的悬臂梁开关上的选通信号能通过HEMT放大，放大信号选择第二端口输出，当只有加载参考信号的悬臂梁开关闭合时，参考信号通过HEMT放大，第二端口输出参考频率fref的放大信号，当只有加载反馈信号的悬臂梁开关下拉时，反馈信号通过HEMT放大，反馈信号频率为压控振荡器输出频率fo经除法器后除以N的结果：fo/N，第二端口输出频率为fo/N的放大信号，断开状态的悬臂梁开关有利于减小栅极漏电流，降低功耗。有益效果：本专利技术的GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT倍频器具有以下显著的优点：1、悬臂梁在电路中起到开关的作用，方便控制HEMT的导通与信号的传输；2、通过对悬臂梁开关的控制，不仅可以实现参考信号的倍频，还可以实现对单个信号的放大，使电路多功能化，扩展应用范围；3、HEMT与MEMS技术相结合，使得电路效率提升，功耗降低，结构简单化，体积小型化。附图说明图1为本专利技术的GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT倍频器的俯视图.图2为图1GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT倍频器的A-A’向剖面图。图3为图1GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT倍频器的B-B’向剖面图。图4为图1GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT两个悬臂梁开关均下拉时的沟道示意图。图5为图1GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT只有一个悬臂梁开关下拉时的沟道示意图。图中有：GaAs衬底1，本征GaAs层2，本征AlGaAs层3，N+AlGaAs层4，源极5，漏极6，栅极7，锚区8，悬臂梁开关9，下拉极板10，绝缘层11，通孔12，引线13，第一端口14，第二端口15，第三端口16，第四端口17。具体实施方式本专利技术的GaAs基低漏电流双悬臂梁开关双栅HEMT倍频器。包括GaAs衬底、增强型HEMT，以及外接的低通滤波器、压控振荡器、除法器、高频扼流圈；其中HEMT生长在GaAs衬底上，包括本征GaAs层，本征AlGaAs层，N+AlGaAs层；源极，漏极和栅极。栅极与N+AlGAs层形成肖特基接触，本征GaAs层与本征AlGaAs层形成异质结。锚区位于栅极一侧，悬臂梁开关通过锚区横跨于栅极之上。悬臂梁末端下方设置有下拉极板，下拉极板接地，绝缘层覆盖在下拉极板之上。参考信号和反馈信号分别通过锚区加载到两个悬臂梁开关上。直流偏置通过高频扼流圈和锚区作用在悬臂梁开关上。高频扼流圈保证交流信号与直流偏置隔开。悬臂梁开关的下拉电压设计为HEMT的阈值电压。当直流偏置小于下拉电压，悬臂梁开关不与栅极接触，开关断开时，栅极电压为0，HEMT无法导通，有利于减小栅极漏电流，降低功耗。当直流偏置达到或大于下拉电压，两个悬臂梁开关均与栅极接触时，开关呈闭合状态，肖特基势垒宽度在栅电压作用下变窄，异质结表面形成二维电子气沟道，HEMT导通，参考信号和反馈信号通过HEMT相乘。漏极输出信号包含了两信号之间的相位差信息，经过低通滤波器后，高频分量被滤除，并向压控振荡器输送一个直流电压，压控振荡器输出信号频率被控制电压调节。压控振荡器输出信号经过除法器之后，在频率上对应发生1/N的改变，并作为反馈信号，重新输入悬臂梁开关，经过环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅倍频器，其特征在于该倍频器的HEMT为生长在GaAs衬底（1）上的增强型HEMT，包括本征GaAs层（2），本征AlGaAs层（3），N+AlGaAs层（4），源极（5），漏极（6），栅极（7），锚区（8），悬臂梁开关（9），下拉极板（10），绝缘层（11），通孔（12），引线（13）；在GaAs衬底（1）上有本征GaAs层（2），本征GaAs层（2）上有本征AlGaAs层（3），本征AlGaAs层（3）上有N+AlGaAs层（4），源极（5），漏极（6）位于两个悬臂梁开关（9）的两侧，源极（5）接地，两个栅极（7）并列设置，与两个悬臂梁开关（9）一一对应，悬臂梁开关（9）的一端固定在锚区（8）上，另一端悬浮在栅极（7）之上，下拉极板（10）设置在悬臂梁开关（9）末端下方，下拉极板（10）接地，绝缘层（11）覆盖在下拉极板（10）上，直流偏置通过高频扼流圈和锚区（8）作用在悬臂梁开关（9）上，悬臂梁开关（9）的下拉电压设计为HEMT的阈值电压；引线（13）分别通过通孔（12）接本征GaAs层（2）；HEMT漏极（6）输出信号有两种工作方式，一种是选择第一端口（14）输入至低通滤波器，低通滤波器输出接入压控振荡器，压控振荡器输出通过第二端口（16）接入除法器，除法器输出信号作为反馈通过锚区（8）加载到一个悬臂梁开关（9）上，构成反馈回路，参考信号通过锚区（8）加载到另一个悬臂梁开关（9）上，HEMT的漏极（6）输出信号的另一种工作方式是选择第二端口（15）直接输出放大信号。...

【技术特征摘要】
1.一种砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅倍频器，其特征在于该倍频器的HEMT
为生长在GaAs衬底（1）上的增强型HEMT，包括本征GaAs层（2），本征AlGaAs层（3），
N+AlGaAs层（4），源极（5），漏极（6），栅极（7），锚区（8），悬臂梁开关（9），
下拉极板（10），绝缘层（11），通孔（12），引线（13）；在GaAs衬底（1）上有本征
GaAs层（2），本征GaAs层（2）上有本征AlGaAs层（3），本征AlGaAs层（3）上有
N+AlGaAs层（4），源极（5），漏极（6）位于两个悬臂梁开关（9）的两侧，源极（5）
接地，两个栅极（7）并列设置，与两个悬臂梁开关（9）一一对应，悬臂梁开关（9）
的一端固定在锚区（8）上，另一端悬浮在栅极（7）之上，下拉极板（10）设置在悬
臂梁开关（9）末端下方，下拉极板（10）接地，绝缘层（11）覆盖在下拉极板（10）
上，直流偏置通过高频扼流圈和锚区（8）作用在悬臂梁开关（9）上，悬臂梁开关（9）
的下拉电压设计为HEMT的阈值电压；引线（13）分别通过通孔（12）接本征GaAs层
（2）；
HEMT漏极（6）输出信号有两种工作方式，一种是选择第一端口（14）输入至低
通滤波器，低通滤波器输出接入压控振荡器，压控振荡器输出通过第二端口（16）接
入除法器，除法器输出信号作为反馈通过锚区（8）加载到一个悬臂梁开关（9）上，
构成反馈回路，参考信号通过锚区（8）加载到另一个悬臂梁开关（9）上，HEMT的漏
极（6）输出信号的另一种工作方式是选择第二端口（15）直接输出放大信号。
2.根据权利要求1所述的砷化镓基低漏电流双悬臂梁开关双栅倍频器，其特征
在于所述悬臂梁开关（9）的闭合或断开通过直流偏置控制，当两...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小平，韩居正，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32