Das Streben nach immer höheren Frequenzen in elektronischen Schaltungen wird angetrieben durch die Vorteile einer monolithisch integrierten Schaltungstechnologie und den aufregenden und einzigartigen Möglichkeiten des oberen Millimeter-, Submillimeter- und THz-Frequenzbereiches. Das Fraunhofer IAF verfolgt die Weiterentwicklung des metamorphen InAlAs/InGaAs-Transistors mit hoher Elektronenbeweglichkeit (mHEMT). Neben einer hohen Signalverstärkung bei höchsten Frequenzen besitzen diese Transistoren das niedrigste Eigenrauschen aller aktiven Bauelementtechnologien.

Die Verkleinerung der Gatelänge auf 20 nm wurde erfolgreich durchgeführt, wodurch den Schaltungsdesignern nun ein Transistor mit erstaunlichen Grenzfrequenzen f_T von mehr als 500 GHz und f_max oberhalb von 900 GHz an die Hand gegeben wird. Das mHEMT-Prozess-Portfolio des Fraunhofer IAF beinhaltet Technologien mit 100, 50 und 35 nm Gatelänge für Schaltungen mit Betriebsfrequenzen bis 220, 340 bzw. 500 GHz. Der in der Entwicklung befindliche 20 nm-Prozess wird uns das Design neuartiger THz-Schaltungen bis 750 GHz und darüber hinaus ermöglichen.

Zunehmende Verluste bei höheren Frequenzen erfordern neue Aufbaulösungen für Terahertz-Module. Zur Vermeidung von Verlusten aufgrund der HF-Bondungen in unseren Hohlleitermodulen wird das Halbleitermaterial innerhalb des Hohlleiters durch Verwendung eines Lasers für die Chipvereinzelung minimiert, wodurch die nicht rechteckige Form des Chips bedingt ist. Die Kleinsignalverstärkung des Breitbandverstärkers überschreitet im Frequenzbereich zwischen 220 und 320 GHz 14 dB und erreicht bei 300 GHz mit 21 dB ihr Maximum. Die jüngsten Fortschritte bezüglich mHEMT, MMIC und Aufbautechnologie verstärken unsere Position als Pionier auf dem Gebiet der Höchstfrequenz-Bauelemente und -Schaltungen in Europa. Wir rüsten unsere Technologie für den Terahertz-Betrieb auf und machen den Weg frei für den Terahertz-IC.