THz Modulators Based on AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistors
Translated title
THz modulatorer baseret på AlGaN/GaN høj-elektron-mobilitet transistorer
Authors
Landgrebe-Christiansen, Anne ; Schunck, Jacob Nørkjær
Term
4. term (FYS10)
Education
Publication year
2019
Submitted on
2019-05-29
Pages
69
Abstract
Formålet med dette projekt er at designe og fremstille THz-modulatorer baseret på AlGaN/GaN-HEMT-teknologi. THz-modulatorer er komponenter, der kan styre terahertz-stråling (elektromagnetiske bølger mellem mikrobølger og infrarødt). Vi gennemgår grundprincipperne for felt-effekt-transistorer (FET) med fokus på AlGaN/GaN-HEMT’er, herunder hvordan en to-dimensionel elektrongas (2DEG) danner en meget ledende kanal, og hvordan man etablerer pålidelige elektriske kontakter. Vi beskriver også plasmabølger (kollektive elektronsvingninger) i 2DEG’en og deres dispersionsrelationer for at forklare, hvordan de kan koble til THz-stråling. Forskellige AlGaN/GaN-baserede THz-modulatorer fra litteraturen analyseres for at vælge et design, der passer til det tilgængelige udstyr og projektets tidsramme. På den baggrund valgte, designede og fremstillede vi cirkulære gitterport-strukturer i samarbejde med Twente University i Holland. Omfattende elektrisk karakterisering viser passende transistorlignende adfærd, hvilket gør det lovende at opnå THz-modulation. Vi lykkedes dog ikke med at undersøge THz-modulation, fordi wire bonding af enkelte enheder til arrays og tilslutning til den eksterne elektriske kreds gav problemer; derfor kunne THz-spektroskopi ikke udføres.
This project set out to design and fabricate THz modulators based on AlGaN/GaN HEMT technology. THz modulators are devices that control terahertz radiation (electromagnetic waves between microwaves and infrared). We review the basics of field-effect transistors (FETs) with an emphasis on AlGaN/GaN HEMTs, explaining how a two-dimensional electron gas (2DEG) forms a highly conductive channel and how to make reliable electrical contacts. We also describe plasma waves (collective electron oscillations) in the 2DEG and their dispersion to clarify how they can couple to THz radiation. Published AlGaN/GaN-based THz modulator designs are analyzed to select one compatible with available equipment and the project timescale. Based on this survey, we selected, designed, and fabricated circular grating-gate structures in collaboration with Twente University in the Netherlands. Comprehensive electrical characterization shows proper transistor-like behavior, indicating promising THz modulation potential. However, we were unable to examine THz modulation because wire bonding individual devices into arrays and connecting them to the external circuit proved difficult; consequently, THz spectroscopy could not be performed.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents