关于InP HEMTs中InxGa1?xAs沟道的噪声特性（研究温度范围为4 K至300 K）

《IEEE Journal of the Electron Devices Society》：On the InxGa1?xAs channel noise in InP HEMTs from 4 K to 300 K

　　

摘要：

InP高空子迁移率晶体管（HEMT）对于射电天文学和量子计算中的低噪声放大器（LNAs）至关重要。众所周知，In_xGa_1?xAs通道的组成会影响LNAs的噪声性能。然而，导致噪声产生的各种物理机制尚未被完全理解和描述。在这里，我们研究了4 K到300 K范围内、栅长为100纳米、铟含量分别为53%、60%和70%的InP HEMT的In_xGa_1?xAs通道噪声。通过晶圆上的测量以及基于LNAs的测量方法，分别覆盖40-300 K和4-40 K的温度范围，提取了等效漏极噪声温度T_d来量化通道噪声。结果显示，60%铟含量的InP HEMT在整个温度范围内具有最低的通道噪声。从晶圆上获得的T_d数据表现出抛物线型的温度依赖性，这一关系很好地预测了所有InP HEMT在4 K时的T_d值，与基于LNAs的测量结果一致。将通道噪声表示为一个热噪声项和一个额外噪声项的和，发现热噪声项随环境温度线性增加，并在300 K时占主导地位。4 K时的通道噪声主要由额外噪声项决定，并且其强度与InP HEMT中的铟含量呈非单调关系。研究结果表明，In_xGa_1?xAs通道中的额外噪声不仅来源于与温度无关的散粒噪声，还来源于撞击电离和实空间传输噪声。