Hermann Kniepkamp

Doping of semi‐insulating and n‐type GaAs by neutron transmutation

By bombarding GaAs wafers with thermal neutrons it has been possible to introduce a specific constant donor concentration. The radiation damage caused by bombardment can be annealed at temperatures below 800 °C. A room temperature electron mobility of 3900 cm2/Vs has been achieved at an impurity concentration of 5×1017 cm−3. The doping of n−‐type layers shows, in addition to the expected doping effect, that the n−‐type layer is compensated near the semi‐insulating substrate.

A two-phase CCD on GaAs with 0.3-µm-wide electrode gaps

A two-phase GaAs Schottky-barrier CCD with 32 electrodes, a gate length of 4 µm, and interelectrode gaps of 0.3 µm was fabricated and tested. The unidirectional charge flow is obtained by using a stepped-electrode configuration realized by etching and angle evaporation. First measurements show the feasibility of this principle which greatly simplifies CCD operation at very high frequencies.

Three-phase GaAs Schottky-barrier CCD operated up to 100-MHz clock frequency

GaAs CCDs with 5-µm electrodes were fabricated using a process fully compatible to MESFET integrated circuits. The devices were operated at clock frequencies from 100 kHz to 100 MHz. The transfer inefficiency was found to be ≈ 1 × 10-2in the frequency range from 100 kHz to 30 MHz. This is due to an incomplete charge transfer caused by interelectrode gaps larger than the layer thickness.

Microwave field-effect transistors from sulphur-implanted GaAs

Sulphur implantation into semi-insulating GaAs has been used to fabricate 1,5µ-gate-MESFETs showing microwave gain equivalent to epitaxial FETs (MAG = 10 dB at 10 GHz) but higher noise. Room temperature implantation of S at an energy of 30 keV and a dose of 5.10¹²cm^-2sputtered SiO<inf>2</inf>and Si<inf>3</inf>N<inf>4</inf>as encapsulants and heat treatments from 820 to 900°C have been used. Electrical activation was found to, depend critically on the substrate material. Si<inf>3</inf>N<inf>4</inf>-encapsulation gave slightly higher electrical activation than SiO<inf>2</inf>.

Design considerations for planar Schottky barrier diodes

Abstract The cut-off frequency of the simplest planar Schottky diode on a uniformly doped n-layer of GaAs is derived. The theoretical results are given as functions of doping concentration and layer thickness with the specific contact resistance as parameter. An improved planar diode structure is presented with several short Schottky contact fingers connected in parallel. Experimental values ranging from 100 to 300 GHz agree with the calculated values when parasitic capacitances are taken into account.

Ausblick: Monolithisch integrierte Schaltungen auf GaAs

Monolithisch integrierte Schaltungen auf GaAs haben in den Jahren seit 1980 einen auserst raschen Aufschwung genommen. Dieses Kapitel kann daher nur einen kurzen uberblick uber den bis jetzt erreichten Stand (1988) bei analogen und digitalen Schaltungen geben. Ausfuhrliche Informationen uber GaAs-IS sowie uber neueste Entwicklungen (optoelektronische integrierte Schaltungen, Schaltungen auf anderen III-V-Halbleitern als GaAs oder auf Schichtfolgen) sind z.B. in Tagungsbanden zu finden: GaAs IC Symposium (jahrlich seit 1979), International Solid-State Circuits Conference, Symposium on GaAs and related compounds.

Stabilität und Zuverlässigkeit von GaAs-MESFET

Im Vergleich zu Bauelementen auf Silizium und Germanium ist der GaAs-MESFET ein relativ junges Bauelement. 1975 kamen die ersten kauflichen Kleinsignal-MESFET auf den Markt. Diese ersten Muster zeigten zwar schon gute Hochfrequenzeigenschaften, ihre Stabilitat und Zuverlassigkeit liesen aber noch viele Wunsche offen: Manche Transistoren “starben” schon beim Einbau in die Schaltung, andere zeigten bereits nach kurzer Betriebszeit Veranderungen in ihren Eigenschaften. Obwohl mittlerweile feststeht, das der GaAs-MESFET durchaus die Zuverlassigkeit von Bauelementen auf Silizium erreicht (vgl. Abschn.6.3), sind einige der im folgenden erwahnten Probleme noch nicht gelost.

Ternäre und quaternäre Halbleiter für Hochfrequenz-FET

Das elektronische Verhalten von Halbleiterbauelementen ist eng verknupft mit den Eigenschaften des Halbleitermaterials, in welchem sie realisiert werden. Parasitare Grosen, die ihren Ursprung im Design und in nicht optimalen Herstellungsbedingungen haben, verfalschen die erzielbaren Ergebnisse. Letztlich sind es aber die Transporteigenschaften und die Bandstruktur des Halbleitermaterials, welche die bestimmenden Faktoren darstellen.

A Double Balanced Mixer for TV Tuners based on GaAs-FETs

A double balanced mixer and amplifier was built with GaAs ICs. Results: (1) Constant conversion gain of 12 ± 2 dB over the entire TV-band (50-900 MHz). (2) Good linearity for large signals. (3) Low noise figure (#8 dB).