在过去的十年中，柔性电子产品已经得到广泛的应用，如显示器、太阳能电池、可穿戴电子产品、生物医学设备等。通常情况下，大多数柔性电子器件主要基于非晶/多晶硅、有机或石墨烯/碳管材料，这些材料主要工作在低频条件下。随着无线通信和物联网应用的迅速发展，上述柔性电子产品由于载波移动性较低，已不能满足高频段高速、大带宽的要求。因此，对更高频率、更高速度的高性能射频晶体管的需求很大。为了满足高频和机械灵活性的要求，各种类型的材料和制造工艺已被探索用于射频应用。在传统电子产品中使用的III-V化合物半导体材料，如GaAs和InP，也因其优越的性能而被看好。基于GaAs的柔性衬底器件的fT和fMAX分别为37.5 GHz和6.9 GHz，另外通过将InP高电子迁移率晶体管转移到柔性衬底上，实现了最高fT和fMAX分别为160 GHz和290 GHz。尽管高频高速柔性器件取得了阶段成功，但大规模运用仍然存在一些关键的挑战，目前还没有任何研究能够在晶圆尺度上实现高性能柔性电子器件，这也限制了射频柔性电子器件的广泛应用。

近日，东南大学张彤教授课题组基于前期报道的柔性衬底InP异质结双极型晶体管（InP DHBT）制备技术，提出了一种InP DHBT与柔性衬底之间的BCB键合优化工艺，基于该工艺获得了目前文献报道最高的截止频率fT = 358 GHz和振荡频率fMAX = 530 GHz。并且本文评估了两种不同BCB厚度下InP DHBT在柔性衬底上的热阻，测试了对应不同热阻下对器件直流和高频特性的影响。此外，本文还比较了不同弯曲半径下的InP DHBT器件的射频性能，弯曲半径的减小会导致器件高频性能的轻微下降，弯曲态的fT和fMAX降低了约8.5%。

基于化合物半导体的柔性器件具有高频、高速的优势，未来可应用于无线通信、物联网等高速需求。

该文章以题为“RF characterization of InP double heterojunction bipolar transistors on a flexible substrate under bending conditions”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. (a) 柔性衬底InP DHBT器件结构图；(b) 原始InP DHBT和两种不同BCB厚度下柔性衬底InP DHBT的热阻；(c) 原始InP DHBT和两种不同BCB厚度下柔性衬底InP DHBT的IC-VCE；(d) 原始InP DHBT和两种不同BCB厚度下柔性衬底InP DHBT的fT和fMAX。

图2. (a) 测试台上柔性衬底InP DHBT在弯曲条件下照片。InP DHBT在不同弯曲半径下的频率性能：(b) fT/fT(平坦)，(c) fMAX/fMAX(平坦)，数值均经过归一化处理。

文章信息：

RF characterization of InP double heterojunction bipolar transistors on a flexible substrate under bending conditions

Lishu Wu, Jiayun Dai, Yuechan Kong, Tangsheng Chen, Tong Zhang

J. Semicond. 2022, 43(9): 092601

doi: 10.1088/1674-4926/43/9/092601

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/9/092601