Publication Details
Overview
 
 
Rana Yasser ElKashlan, Rana Y. ElKashlan
 

Thesis

Abstract 

De stijgende complexiteit van onze moderne communicatiesystemen heeft een optimalisatie te weeg gebracht voor elke specifieke functie op zich, en dit voor elke technologie afzonderlijk. Het spreekt dan ook voor zich dat deze communicatiesystemen uit ontzettend veel chips bestaan. Hoewel de Si CMOS-technologie snelle transceivers op deze chips mogelijk maakt, kan ze toch niet voldoen aan de hoge eisen van de power amplifiers. Een alternatief dringt zich op. GaN is alvast veelbelovend vanwege zijn mogelijkheid om op hoge frequentie en vermogen te opereren. De co-integratie van verschillende transistortechnologieën is cruciaal voor de toekomstige RF-systemen kostenefficiënt te houden. Dit doctoraatswerk focust op het optimaliseren van GaN-op-Si HEMTs voor draadloze communicatiesystemen. Het begint met het verbeteren van gate-metaal-lagen met behulp van het modelleren van de gate-weerstand voor T-vormige gates om zo de afsnijfrequentie van de transistor te verhogen. Bovendien bieden de niet-lineaire en grote signaalkarakteriseringen in dit werk ons inzicht in de trade-offs van lineariteit voor de verschillende geometrieën van deze T-vormige gates. Een groot deel van dit werk gaat in op de afwegingen die gemaakt moeten worden in verband met de verschillende verticale lagen in GaN- on-Si HEMT's. Gegeven de bekende impact van het verkleinen van gate lengtes om de hoogfrequente prestaties te verbeteren ten koste van de toenemende short channel effects, onderzoekt dit proefschrift dunnere topbarrièrematerialen. De bevindingen onderlijnen de noodzaak om de lineariteit van de transistoren te verbeteren door de source access weerstand en de gate lekkage te verminderen. Het bestuderen van de gevolgen van deze dunnere kanaaldiktes met een cGaN-achterbarrière doet zoeken naar de gulden middenweg tussen het onderdrukken van short channel effects en het handhaven van efficiënte vermogensprestaties. Een oplossing is het ontwerpen van een gecombineerde achterbarrière om de output power in het dunne GaN-on- Si HEMTs te verbeteren. Er zal wel rekening moeten worden gehouden met de negatieve thermische gevolgen van deze dikkere achterbarrière lagen. Ten slotte zijn er richtlijnen voor GaN-op-Si-transistoren opgesteld om te voldoen aan de nodige specificaties voor draadloze communicatiesystemen. Het geleverde onderzoek geeft ons waardevolle inzichten die de RF-technologie vooruit helpen, vooral dan voor de 5G- en de daaropvolgende communicatiesystemen.

Reference 
 
 
VUB