热 LO 声子诱导的 GaN HEMT 射频非线性效应

GaN 中的热长程光声子 (LO 声子) 最近被认定为降低 GaN 高电子迁移率晶体管 (HEMT) 直流性能的主要因素之一，尽管其衰减极快，但仍导致性能下降 $30-60\%$。然而，其对大信号射频性能（尤其是射频线性性能）的影响仍不为人知。我们通过对制造的 GaN HEMT 进行全带隙传输仿真，显示即便是寿命仅为 $30$ fs 的极快 LO 声子，也会使输出 1-dB 压缩点和三阶输出截距功率下降约 $3$ dB。此外，我们的分析揭示，$g_\textrm{m}$ 平坦性的改进并不一定转化为改进的射频线性性能，因为多种非线性机制共同贡献于器件响应，其综合效应无法仅通过 $g_\mathrm{m}$ 平坦性捕捉。本工作阐明了文献中关于将 $g_\mathrm{m}$ 平坦性用作射频线性性能代理的持续模糊问题，并确立了基于声子的 GaN HEMT 射频性能的固有极限。