0 引言

    廣義上，太赫茲(THz)波指頻率處于100 GHz～10 THz(即對應波長為3 mm～30 ?滋m)范圍內(nèi)的電磁波,。太赫茲波處在毫米波到紅外之間的過渡區(qū)域,，是宏觀經(jīng)典理論向微觀量子理論的過渡,，如圖1所示^[1]。由于大功率源以及相關檢測設備的缺乏,，這個頻段很長一段時間沒有被科學家和工程師進行相關研究,，被稱為“太赫茲空隙”(THz gap)^[1-6]。

    由于處于微波和光波之間的位置,，太赫茲波綜合了電子學以及光子學的一些特征,，同時又有著它獨特的特性：(1)穿透性：太赫茲波可以以不同的衰減率穿過不同介質(zhì)。大氣對于太赫茲波有著復雜的吸收作用,，在0.1 THz～1 THz之間的太赫茲頻段分布著多個大氣窗口,，如140 GHz、220 GHz,、340 GHz,、410 GHz、667 GHz等頻率附近為大氣窗口,。(2)分辨率：成像分辨率隨著電磁波波長減小而提高,，將太赫茲波用于成像時分辨率好于微波。(3)光譜學：不同固體和氣體材料對0.5 THz～3 THz的太赫茲波有不同的光譜特征,，許多生物蛋白,、半導體中電子和納米結(jié)構共振頻率落在太赫茲頻段，使得太赫茲波可以用于材料無損檢測,。(4)非電離性：因為太赫茲波光子能量低,，并不會激發(fā)物體電離效應，使得太赫茲波應用具有安全性,。

    正是因為以上特性,，使得太赫茲波在太赫茲通信、太赫茲成像,、無損探測,、雷達、電子對抗和精確制導等方面有廣闊的應用空間,。體積小并且能夠產(chǎn)生足夠輸出功率,、頻率靈敏度的太赫茲源是太赫茲技術發(fā)展面臨的最大瓶頸之一。在電子學向光學過渡的太赫茲頻段,，信號可以由電真空器件,、固態(tài)器件以及光學技術等多種方法產(chǎn)生，如圖2所示^[1],。其中電真空器件能產(chǎn)生足夠高的輸出功率,，但是體積較大，工作需要高電壓，使用壽命和長期可靠性差,；光學太赫茲源具有極寬的輸出頻譜,，且可調(diào)諧性能較好，輸出功率也較高,；而固態(tài)器件的主要優(yōu)點是體積小,、集成度高、可靠性高,、規(guī)?；a(chǎn)后成本低且供電要求低。

    固態(tài)器件主要指采用基于半導體的固態(tài)電子器件構成的微電子集成電路,，這些電路可以實現(xiàn)太赫茲源,，以及對太赫茲信號進行混頻、倍頻和放大等功能,，實現(xiàn)對特定頻率的太赫茲波的產(chǎn)生與探測,。目前通過固態(tài)器件可以獲得頻率超過2 THz的太赫茲源和達到THz的信號探測和處理^[6]。在太赫茲系統(tǒng)中,，由于信號很微弱,，因此增益和輸出功率是THz系統(tǒng)最為重要的資源。放大器可以將微弱的太赫茲信號進行放大,，它決定了系統(tǒng)的作用距離,、抗干擾能力以及通信質(zhì)量和靈敏度，是太赫茲系統(tǒng)最關鍵的部件之一,，用各類半導體實現(xiàn)的固態(tài)放大器可以使太赫茲系統(tǒng)集成度高,、體積小、重量輕,、能耗低,。所以，太赫茲固態(tài)放大器成為了最具發(fā)展和應用前景的太赫茲電路,。

    本文將介紹基于化合物半導體的太赫茲固態(tài)放大器的研究進展,，重點介紹基于GaN HEMT工藝、InP HEMT工藝和InP HBT/DHBT工藝的太赫茲單片放大器研究進展,。

1 半導體材料和器件分類

    按照時間順序,，可以將以Ge、Si為代表的半導體劃為第一代半導體,，第一代半導體以大的晶體尺寸和窄的線條寬度為技術水平標志,，其產(chǎn)品以大規(guī)模,、超大規(guī)模集成電路為代表,，覆蓋了絕大部分的電子產(chǎn)品，推動了信息社會的快速發(fā)展,。以砷化鎵（GaAs）,、InP等Ⅲ-Ⅴ族化合物為代表的半導體可以劃為第二代半導體,，第二代半導體以通信速度、信息容量和存儲密度為技術水平標志,，其產(chǎn)品形式以微波,、光發(fā)射和接收器件為主，大大推動了微波,、光通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,。以碳化硅（SiC）、GaN,、氮化鋁（AlN）以及金剛石為代表的化合物可以劃為第三代半導體,，第三代半導體主要以寬禁帶材料為主，禁帶寬度一般介于2 eV～7 eV之間,。表1列出了Si,、鍺化硅(SiGe)、GaAs,、InP以及GaN半導體材料的特性參數(shù),，可以看出，與第一代,、第二代半導體相比,，由于固有的寬禁帶寬度、高熱導率,、高二維電子氣濃度,、快的電子遷移率、高的擊穿電場等特性,，使得以寬禁帶半導體材料為基礎的第三代半導體器件具有大功率密度,、抗輻射、耐高溫,、超高頻等優(yōu)異性能^[7-8],。

    用于太赫茲頻段放大器的半導體器件，可以按照半導體材料簡單地分成兩類,，一類是Si基器件,，另一類是Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件。Si基器件主要為互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,，CMOS)器件和SiGe雙極互補金屬氧化物半導體(Bipolar CMOS,，BiCMOS)器件，Ⅲ-Ⅴ族化合物器件主要包括GaAs贗配型高電子遷移率晶體管(Pseudomorphic HEMT,，PHEMT)器件,、GaAs改性高電子遷移率晶體管(Metamorphic HEMT，MHEMT)器件、InP HEMT器件,、InP HBT器件和GaN HEMT器件,。

    在100 GHz以下頻段，尤其是RF頻段,，Si基器件在半導體市場中占據(jù)主導地位,，然而在太赫茲頻段應用時，Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件比Si基器件更有優(yōu)勢,，主要表現(xiàn)在：

    (1)Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件比Si基器件有更高的電子遷移率,，所以使得化合物基器件可以工作在更高的頻率；

    (2)Ⅲ-Ⅴ族化合物基襯底材料電阻率比Si基襯底材料的電阻率高幾個數(shù)量級,，所以在Ⅲ-Ⅴ族化合物基襯底上制作的傳輸線,、電感等損耗更低，尤其對于功率放大器而言,，低電阻率的襯底可以降低器件效率,，由于趨膚效應引起的寄生參數(shù)和襯底損耗可以使得最大振蕩頻率fMAX下降至少36%～50%，也會降低器件在高頻的增益^[9],。

    (3)Ⅲ-Ⅴ族化合物基材料往往是寬帶隙材料,，所以Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件一般比Si器件具有更大的擊穿電壓。

    然而相比Si基器件,，Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件也有自己明顯的劣勢,，主要表現(xiàn)在電路集成度低、成本高,、長期可靠性差,、器件模型不夠精確和可用仿真軟件少等。

    雖然Si基器件主要應用在100 GHz以下頻段,，但是隨著工藝的進步,，器件特征尺寸越來越小，器件最大振蕩頻率越來越高,，使得Si基器件也可以應用在太赫茲頻段,。另外，CMOS絕緣襯底上硅(Silicon on Insulator,，SOI)技術和SiGe技術可以從很大程度上減少襯底損耗,，并且SiGe器件也可以提供大的功率密度，這些改善都使得Si基器件在太赫茲頻段的應用非常有潛力,，只不過目前從性能上來說,，Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件仍然優(yōu)于Si基器件。

2 基于GaN HEMT器件的太赫茲放大器研究進展

    20世紀90年代中期GaN HEMT誕生,。GaN是寬禁帶材料,，具有電子飽和速度高,、擊穿場強高、SiC襯底導熱性好,、抗輻照等特點，且在AlGaN/GaN界面上存在自極化和壓電等新的物理效應,，其二維電子氣密度高達2×10¹³ cm^-2,，因此GaN HEMT器件具有高功率密度的能力。但是,，由于GaN相對較低的電子遷移率,、頻率特性不是很好，因此GaN HEMT器件可以用來進行THz低頻段功率放大器的設計,。

    美國HRL實驗室在GaN HEMT器件和電路的研究上處于國際領先地位,，該實驗室報道的用于毫米波、THz頻段的GaN HEMT T型柵器件性能如表2所示,，表中列出了3種不同柵長T型器件的電流增益截止頻率f_T,、最大振蕩頻率f_MAX、擊穿電壓V_brk和50 GHz處最小噪聲系數(shù)F_min,。其中T4A器件f_T=329 GHz和f_MAX=558 GHz為目前已知的具有最高電流增益截止頻率和最大振蕩頻率的GaN HEMT器件,。

    2014年，文獻[10]報道了HRL實驗室應用T3器件設計的單級G波段功率放大器,，放大器測試結(jié)果表明,，輸出功率密度296 mW/mm，電路增益4.5 dB,，效率3.5%,，這是報道的第一款GaN G波段功率放大器。文獻[11]報道了采用同樣的T3器件,，實現(xiàn)了一款110～170 GHz的寬帶功率放大器,，增益>25 dB，噪聲系數(shù)大約6 dB,，飽和輸出功率12 dBm,，可以看出GaN HEMT器件不僅具有高的飽和輸出功率，而且具有相對較小的噪聲系數(shù),。文獻[12]報道了采用T2器件設計的G波段功率放大器,，電路采用4級電路結(jié)構，每級管芯大小為4 μm×25 μm,，電路在149 GHz處有最大增益8.7 dB,，測得芯片最大輸出功率為18.2 dBm，這是已報道的G波段最大輸出功率的GaN MMIC功放,。

    應用GaN HEMT器件的太赫茲功率放大器報道很少,，除了HRL實驗室的上述相關報道外,，大部分報道集中在太赫茲頻段低端，也就是100 GHz附近,。2006年,，HRL實驗室在文獻[13]中第一次報道了W波段GaN功放，從此,，關于W波段的GaN功放報道逐漸增多,。2010年HRL實驗室報道了一款W波段功放，連續(xù)波條件下飽和輸出功率為842 mW,，功率附加效率為14.7%,，功率增益為9.3 dB^[14]。2015年Quinstar公司報道了一款寬帶的W波段功放,，電路工藝為HRL公司的T2工藝,，芯片采用片上行波功率合成網(wǎng)絡，連續(xù)波工作條件下,，在75～100 GHz頻段最小輸出功率為2 W,，峰值輸出功率為3 W，脈沖工作狀態(tài)下峰值輸出功率為3.6 W,。芯片照片如圖3所示^[15],。

    2017年德國IAF(Fraunhofer Institute for Applied Solid-State Physics)研究所報道了第一款采用三維柵GaN HEMT器件的W波段功放，采用三維柵結(jié)構器件可以有效克服傳統(tǒng)平面柵引起的短溝道效應,。報道的功放在86～94 GHz頻段輸出功率為30.6 dBm,，功率附加效率為8%，功率增益為12 dB^[16],。

    2018年美國加州大學圣巴巴拉分校報道了一款N-ploar型GaN HEMT器件,，器件柵長為75 nm，f_T=113 GHz,，f_MAX=238 GHz,，工作電壓20 V時，功率密度為8 W/mm@94 GHz,，是目前為止報道的W波段最高功率密度的GaN器件^[17],。

    與國外相比，國內(nèi)在太赫茲GaN功放研究方面也取得了一系列成果,，與國外差距不大,。2016年中國電科55所報道了一款W波段功放^[18]，采用0.1 μm GaN HEMT器件,，器件f_T=90 GHz,，f_MAX=210 GHz，芯片在90 GHz最大輸出功率為1.17 W,，功率附加效率為13 %,，功率增益為11 dB,，輸出功率密度為2.3 W/mm。2017年中國電科55所又報道了一款平衡式W波段功放^[19],，功放采用0.1 μm GaN HEMT工藝制造,，電路采用三級結(jié)構，在88～93 GHz頻段,，小信號增益大于15 dB,，輸出功率大于2.5 W，91 GHz實現(xiàn)峰值輸出功率3.1 W,，輸出功率密度為3.23 W/mm，這是目前為止國內(nèi)報道的最高功率的W波段功放,，功放芯片圖和性能曲線如圖4所示,。中國電科13所公布了一款G波段功放產(chǎn)品，在210～220 GHz頻段,，小信號增益大于15 dB,，輸出功率大于10 dBm。中國電科55所研制的一款G波段功放采用50 nm GaN HEMT工藝,，在150～170 GHz頻段,，小信號增益大于25 dB，是目前為止國內(nèi)最高增益的G波段GaN功放,。

3 基于InP HEMT器件的太赫茲放大器研究進展

    InP是重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物材料之一,，是發(fā)展太赫茲頻段芯片的首選材料。由表1可以看出,，相比其他材料,，InP電子遷移率具有很大優(yōu)勢，但是禁帶寬度較小,，所以InP基器件可以用來進行THz高頻,、高增益、低噪聲的小信號放大器設計,。InP基器件主要分為InP HEMT和InP HBT兩種,，憑借優(yōu)異的頻率和增益性能，是用于THz芯片設計的最佳選擇,。

    近年來基于InP HEMT器件的太赫茲技術發(fā)展迅速,，已經(jīng)開發(fā)出了100 nm、50 nm,、35 nm,、30 nm、25 nm柵長的典型器件,，器件的f_T,、f_MAX不斷提高,，f_MAX已經(jīng)可以達到1.5 THz，已經(jīng)研制了頻率在0.48 THz,、0.67 THz,、0.85 THz和大于1 THz的電路，在InP HEMT電路研究方面,，美國諾格公司(Northrop Grumman)處在行業(yè)領先的位置,。

    2008年德國IAF研究所采用50 nm柵工藝技術制備了210 GHz低噪聲單片電路。該工藝采用溝道InGaAs含量為0.8的MHEMT材料,，制備的管芯最大電流密度及最大跨導分別達到1 200 mA/mm及1 800 mS/mm,。其管芯的f_T和f_MAX分別可達380 GHz及500 GHz，該電路可在180 GHz~210 GHz頻段內(nèi)增益達到16 dB,，噪聲系數(shù)達到4.8 dB^[20],。美國諾格公司(Northrop Grumman)2008年研制的35 nm InP HEMT器件，其fMAX達到了1.2 THz,。2011年,，諾格公司研制的0.65 THz低噪放在629~638 GHz增益達10 dB，在640 GHz其飽和輸出功率達到1.7 mW,。該器件采用的是30 nm T型柵,，材料是InAs/InGaAs組合溝道，管芯的最大電流密度和最大跨導分別達到900 mA/mm及2 300 mS/mm,，其f_T和f_MAX分別為0.6 THz和1.2 THz^[21],。2015年，諾格公司進一步研制的1 THz低噪放,，器件采用的是25 nm T型柵,，其f_T和f_MAX分別為0.61 THz和1.5 THz，在1 THz處最大可用增益為3.5 dB,。采用該工藝制備的10級CPW集成電路放大器,，每級采用2 μm×4 μm管芯結(jié)構，測試結(jié)果顯示在1 THz處放大器增益為9 dB,，在1.05 THz處增益為7 dB,，這是目前為止報道的第一款可以工作在大于1 THz的放大器，電路照片和測試結(jié)果如圖5所示,。該結(jié)果表明InP HEMT基放大器在THz高頻段潛力巨大,，是未來THz放大器發(fā)展的重要方向^[22]。2010年諾格公司報道了一款采用亞50 nm InP HEMT工藝的功放,，芯片采用8路片上功率合成的方式,，在217.5 GHz～220 GHz實現(xiàn)了輸出功率大于50 mW，是目前已報道的最大輸出功率的InP HEMT功放^[23],。

    國內(nèi)在InP HEMT器件和電路方面也進行了許多卓有成效的工作,，主要研究單位有中國電子科技集團公司第55,、第13研究所、中國科學院微電子研究所等,，2016年中國電科第55研究所報道了基于自主70 nm InP HEMT工藝的W波段低噪聲放大器,，芯片在75～110 GHz頻段，增益大于20 dB,，噪聲系數(shù)小于3.5 dB,。中國電科55所目前已經(jīng)成功開發(fā)了35 nm InP HEMT工藝，35 nm InP HEMT器件f_T>400 GHz,，f_MAX>550 GHz,。中國電科13所報道了基于90 nm InP HEMT工藝的220 GHz低噪聲放大器，增益為20 dB,，噪聲系數(shù)為7.5 dB,。

    總體上，相比國外,，國內(nèi)無論是在InP HEMT工藝水平還是電路性能上都差距比較大,，今后還要加強在這一方向的研究,。

4 基于InP HBT/DHBT器件的太赫茲放大器研究進展

    InP HBT/DHBT器件由發(fā)射極,、集電極和基極組成，目前國外InP HBT器件發(fā)射極線寬已縮小到250 nm,、200 nm,、130 nm，f_MAX>1 THz,。InP HBT器件具有高頻率,、高功率的特點，因而可以用來進行THz功放的設計,，InP HBT器件還具有相位噪聲低,、頻帶寬、集成能力高的特點,，因而可以用來進行線性功放和超高速電路的設計,，美國Teledyne公司在THz InP HBT電路研究方面處于行業(yè)領先的位置。

    2011年美國Teledyne公司報道了130 nm InP DHBT技術,，發(fā)射區(qū)結(jié)面積為0.13 μm×2 μm,，f_T>520 GHz，f_MAX>1.1 THz,，共發(fā)射極擊穿電壓為3.5 V,，這是當時HBT器件的最高水平^[24]。2013年Teledyne公司報道了采用130 nm InP DHBT工藝研制的670 GHz InP HBT放大器,，在600～680 GHz頻段增益為20 dB,，在片功率測試表明,，585 GHz下飽和輸出功率為-4 dBm，670 GHz時飽和輸出功率為-7.5 dBm,，這是已報道的工作頻率最高的放大器^[25],。2015年，NGAS公司報道了600 GHz功率放大器,，在傳統(tǒng)的200 nm InP HBT器件工藝基礎上將器件結(jié)構從InP襯底轉(zhuǎn)移至SiC襯底,，有效降低了HBT的結(jié)溫，提高了器件的高頻性能,，制作的9級共發(fā)射極放大器小信號增益為9 dB,，5級共基極放大器小信號增益為19 dB，這是目前報道的工作頻率最高的進行了襯底轉(zhuǎn)移的放大器^[26],。2014年諾格公司報道了一款220 GHz頻段的功率放大器,，芯片采用250 nm InP HBT工藝，總的發(fā)射極面積為18 μm²,，放大器在210～230 GHz頻段實現(xiàn)增益大約5 dB,，在210 GHz實現(xiàn)最大飽和輸出功率90 mW，功率附加效率10%,，這是在該頻段報道的最大功率附加效率的放大器^[27],。2014年Teledyne公司報道了一款200 GHz左右的功放，功放采用250 nm InP HBT工藝,，采用低插損的威爾金森功分器實現(xiàn)了3級16路功率單元的合成,，芯片在10 dBm注入功率條件下，在210 GHz實現(xiàn)了23.2 dBm的功率輸出,，在235 GHz實現(xiàn)了21 dBm的功率輸出,，功率增益大于11 dB，在206～243 GHz頻段小信號增益大于24 dB,，這是到目前為止第一款報道的在200 GHz以上頻段實現(xiàn)大于200 mW的MMIC芯片,，代表了目前THz頻段大功率單片的最高水平^[28]。

    國內(nèi)在THz InP HBT/DHBT技術方面起步較晚,，研制的電路主要集中在THz低頻段,，研究單位主要包括中國科學院微電子研究所、中國電子科技集團公司第55,、第13研究所,。近年來，國內(nèi)在InP HBT工藝和器件研究方面不斷進步,，器件f_T,、f_MAX不斷提高，InP HBT功率放大器頻率達330 GHz左右，中國電子科技集團公司第55研究所代表了國內(nèi)最高水平^[29],。2013年,，55所報道了采用臺面結(jié)構和平面化技術在3英寸InP襯底上設計和制作了InGaAs/InP DHBT，f_MAX=325 GHz,，擊穿電壓為10.6 V,，適合開發(fā)THz低頻段電路。2015年,，該團隊制作出了共基極四指In-GaAs/InP DHBT,，發(fā)射極線寬縮短為0.5 μm，fMAX提高到535 GHz,，擊穿電壓降至4 V^[30],。2016年，55所報道了一款140 GHz左右HBT功率放大器,，芯片采用0.5 μm InP DHBT工藝,，電路拓撲結(jié)構采用四級共射放大電路結(jié)構，采用威爾金森功分器進行四路功率合成,，放大器在140～160 GHz頻段內(nèi),，小信號增益大于20 dB，140 GHz時飽和輸出功率達13.6 dBm^[31],。2018年,，55所報道了一款工作在H波段的HBT功率放大器，芯片采用0.5 μm InP DHBT工藝,，工作頻帶為275～310 GHz,，在300 GHz增益大于7.4 dB,，在280 GHz實現(xiàn)最大增益12.5 dB,，這是國內(nèi)報道的第一款工作在H波段的 InP HBT功放^[32]，芯片圖和S參數(shù)測試結(jié)果如圖6所示,。

5 結(jié)論

    THz固態(tài)放大器的發(fā)展是基于半導體技術和微波技術的共同進步,，目前Ⅲ-Ⅴ族化合物基THz固態(tài)放大器的研究已經(jīng)進入THz頻段，以GaN HEMT,、InP HEMT和InP HBT為代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物基器件的技術進步推動著固態(tài)放大器向THz頻域的不同方向發(fā)展,。

    GaN HEMT基器件特征尺寸目前已經(jīng)可以達到20 nm，器件最大振蕩頻率可以達到558 GHz,，在G波段已經(jīng)可以實現(xiàn)18.2 dBm的功率輸出,。所以未來一段時間內(nèi)，GaN HEMT基固態(tài)放大器的發(fā)展主要集中在THz的低頻段,，包括W,、D、G甚至H頻段。GaN HEMT基固態(tài)放大器除了可以實現(xiàn)高功率放大器外,，還可以實現(xiàn)相比GaAs,、InP等具有高P_-1、耐大功率的低噪聲放大器,，是未來實現(xiàn)THz收發(fā)一體多功能芯片的首選,。

    InP HEMT基器件特征尺寸目前已經(jīng)可以達到25 nm，器件最大振蕩頻率可以達到1.5 THz,，在1 THz處已經(jīng)研制成功了放大器芯片,，增益為9 dB。所以未來InP HEMT基固態(tài)放大器是實現(xiàn)THz頻段高頻,、低噪聲放大器芯片的第一選擇,。另外，在THz低頻段,，InP HEMT基固態(tài)放大器通過片內(nèi)合成的方式,，也可以實現(xiàn)小功率的放大器芯片。

    InP HBT基器件特征尺寸已經(jīng)可以達到130 nm,，器件最大振蕩頻率大于1.1 THz,，已經(jīng)實現(xiàn)670 GHz頻段 HBT芯片，另外InP HBT基放大器實現(xiàn)了200 GHz附近大于200 mW的功率輸出,。所以未來在200 GHz～1 THz頻段進行高功率,、高增益、寬帶,、高線性放大器研究,，InP HBT基放大器一定會成為優(yōu)先選擇。

    國內(nèi)在THz固態(tài)放大器研究上已經(jīng)取得了一定的基礎和成果,，但是與歐美等發(fā)達國家相比,，還有很大差距，在THz半導體材料設計,、THz器件結(jié)構設計,、THz器件建模、THz電路設計,、THz測試技術以及THz電路可靠性等一系列關鍵技術上,，國內(nèi)還有很大差距，目前國內(nèi)還沒有可以批量工程化應用的THz芯片,。未來,，隨著5G/6G技術、物聯(lián)網(wǎng),、信息感知等技術的發(fā)展,，太赫茲技術必將成為影響國民經(jīng)濟、國防現(xiàn)代化的關鍵技術，未來需要太赫茲領域相關從業(yè)者不斷努力,，共同推進國內(nèi)太赫茲技術的進步,。

參考文獻

[1] 李驍.太赫茲InP DHBT收發(fā)芯片關鍵技術研究[D].成都：電子科技大學，2018.

[2] SIEGEL P H.Terahertz technology[J].IEEE Transaction on Microwave Theory and Technique,，2002,，50(3)：910-928.

[3] HOSAKO I，SEKINE N.At the dawn of a new era in terahertz technology[J].Proceedings of IEEE,，2007,，95(8)：1611-1623.

[4] 劉盛綱，姚建銓,，張杰,，等.太赫茲科學技術的新發(fā)展[C].第270次香山會議，北京,，2005.

[5] 牧凱軍,，張振偉，張存林.太赫茲科學與技術[J].中國電子科學研究院學報,，2009,，6(3)：221-230.

[6] 金智，蘇永波,，張畢禪,，等.InP基三端太赫茲固態(tài)電子器件和電路發(fā)展[J].太赫茲科學與電子信息學報，2013,，11(1)：43-49.

[7] 姜霞.AlGaN/GaN HEMT模型研究及MMIC功率放大器設計[D].天津：河北工業(yè)大學,，2011.

[8] 李歐鵬.太赫茲InP HBT非線性模型及單片放大器研究[D].成都：電子科技大學，2017.

[9] LIU I,，MA K,，MOU S，et al.A review of recent power amplifier IC[C].2017 10th Global Symposium on Millimeter-Waves,，Hong Kong,，2017：87-91.

[10] MARGOMENOS A.GaN technology for E,，W and G-band applications[C].2014 IEEE Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium(CSICS),，La Jolla，CA,，2014：1-4.

[11] KURDOGHLIAN A.First demonstration of broadband W-band and D-band GaN MMICs for next generation communication systems[C].2017 IEEE MTT-S International Microwave Symposium(IMS),，Honololu，HI,，2017：1126-1128.

[12] FUNG A.Gallium nitride amplifiers beyond W-band[C].2018 IEEE Radio and Wireless Symposium(RWS),，Anaheim，CA，2018：150-153.

[13] MICOVIC M.GaN HFET for W-band power applications[C].2006 International Electron Devices Meeting,，San Francisco,，CA，2006：1-3.

[14] MICOVIC M.W-Band GaN MMIC with 842 mW output power at 88 GHz[C].2010 IEEE MTT-S International Microwave Symposium,，Anaheim,，CA，2010：237-239.

[15] SCHELLENBERG J M.A 2-W W-band GaN traveling-wave amplifier with 25-GHz bandwidth[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,，2015,，63(9)：2833-2840.

[16] TURE E.First demonstration of W-band Tri-gate GaN-HEMT power amplifier MMIC with 30 dBm output power[C].2017 IEEE MTT-S International Microwave Symposium(IMS)，Honololu,，HI,，2017：35-37.

[17] ROMANCZYK B.Demonstration of constant 8 W/mm power density at 10, 30, and 94 GHz in state-of-the-art millimeter-wave N-Polar GaN MISHEMTs[J].IEEE Transactions on Electron Devices，2018,，65(1)：45-50.

[18] 吳少兵,，高建峰，王維波,，等.W波段GaN單片功率放大器研制[J].固體電子學研究與進展,，2016，36(4)：266-269.

[19] SHAOBING W.W-band AlGaN/GaN MMIC PA with 3.1 W output power[C].2017 14th China International Forum on Solid State Lighting：International Forum on Wide Bandgap Semiconductors China(SSLChina：IFWS),，Beijing,，2017：219-223.

[20] TESSMANN A.Metamorphic HEMT MMICs and modules for use in a high-bandwidth 210 GHz radar[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits，2008,，43(10)：2194-2205.

[21] RADISIC V,，LEONG K M K H，MEI X,，et al.Power amplification at 0.65 THz using InP HEMTs[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,，2012，60(3)：724-729.

[22] MEI X.First demonstration of amplification at 1 THz using 25-nm InP high electron mobility transistor process[J].IEEE Electron Device Letters,，2015,，36(4)：327-329.

[23] RADISIC V.A 50 mW 220 GHz power amplifier module[C].2010 IEEE MTT-S International Microwave Symposium，Anaheim,，CA,，2010：45-48.

[24] URTEAGA M，PIERSON R,，ROWELL P,，et al.130 nm InP DHBTs with ft >0.52 THz and fmax>1.1 THz[C].69th Device Research Conference，Santa Barbara,，CA,，2011：281-282.

[25] HACKER J,，URTEAGA M，SEO M,，et al.InP HBT amplifier MMICs operating to 0.67 THz[C].2013 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest(MTT),，Seattle，WA,，2013：1-3.

[26] RADISIC V.InP HBT transferred substrate amplifiers operating to 600 GHz[C].2015 IEEE MTT-S International Microwave Symposium,，Phoenix，AZ,，2015：1-3.

[27] RADISIC V,，SCOTT D W，CAVUS A,，et al.220-GHz high-efficiency InP HBT power amplifiers[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,，2014，62(12)：3001-3005.

[28] GRIFFITH Z,，URTEAGA M,，ROWELL P，et al.A 23.2 dBm at 210 GHz to 21.0 dBm at 235 GHz 16-Way PA-Cell combined InP HBT SSPA MMIC[C].2014 IEEE Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium(CSICS),，La Jolla,，CA，2014.

[29] 王淑華.THz InP HEMT和HBT技術的最新研究進展[J].微納電子技術,，2018,，55(6)：381-387.

[30] NIU B，WANG Y,，CHENG W,，et al.Common base four-finger InGaAs/InP double heterojunction bipolar transistor with maximum oscillation frequency 535 GHz[J].Chinese Physics Letters，2015,，32(7)：175-178.

[31] 孫巖,，程偉.140 GHz InP DHBT功率放大器[C].2016微波集成電路與移動通信學術年會，上海,，2016.

[32] Sun Yan.A 300 GHz monolithic integrated amplifier in 0.5-um InP double heterojunction bipolar transistor technology[C].2018 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology,，ICMMT 2018-Proceedings，December,，2018.

作者信息:

郭方金,，王維波，陳忠飛,，孫洪錚,，周細磅，陶洪琪

(南京電子器件研究所,，江蘇 南京210016)