Charakterisierung und Modellierung von metamorphen HEMT Strukturen im Millimeter- und Submillimeter-Wellenlängenbereich

Das Kernthema dieser Arbeit behandelt die Charakterisierung und Modellierung von aktiven und passiven Schaltungskomponenten bei Millimeter und Submillimeter-Frequenzen. Hierbei wird gezielt auf das verteilte Bauteilverhalten bei hohen Frequenzen und dessen Beschreibung über neuartige Modellansätze eingegangen. Ebenso werden neue Ansätze bezüglich der On-Wafer S Parameter Kalibration bei Höchstfrequenzen untersucht.

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Das Kernthema dieser Arbeit behandelt die Charakterisierung und Modellierung von aktiven und passiven Schaltungskomponenten im Millimeter- und Submillimeter-Frequenzbereich. Hierbei wird gezielt auf das verteilte Bauteilverhalten bei hohen Frequenzen und dessen Beschreibung über neuartige Modellansätze eingegangen.
Eine wesentliche Errungenschaft dieser Arbeit ist die Entwicklung des so genannten Mehrtormodellansatzes zur Kleinsignalbeschreibung von verteilten Transistorstrukturen bei höchsten Frequenzen. Dieser Modellansatz zeigt deutliche Genauigkeitsverbesserungen im Bereich der Schaltungsvorhersage, verglichen mit den nach aktuellem Stand der Technik eingesetzten kompakten Schalenmodellansätzen. Des Weiteren ermöglicht er erstmals die simulationsunterstützte Analyse und Optimierung von planaren Transistorstrukturen.
Im Bereich der Charakterisierung wird im Zuge dieser Arbeit ein neuartiges Kalibrationsverfahren vorgestellt, das Referenz-SOLR Verfahren. Dieses gestattet erstmals präzise die breitbandige On-Wafer S Parameter Charakterisierung von Bauteilen bis hin zu 500 GHz. Hierbei konnten die häufig auftretenden Probleme bezüglich der Ausbreitung von höheren Moden sowie des nicht stetigen Bandanschlusses essentiell verbessert werden. Dieser erweiterte Charakterisierungsbereich gibt im Rahmen dieser Arbeit erstmals die Chance Transistorgrenzfrequenzen im Submillimeter-Frequenzbereich direkt über Messungen verifizieren zu können.