Rita Younes

All-dielectric effective-medium-clad waveguides have been widely exploited in terahertz communications owing to their extremely low loss, low dispersion, and broad bandwidth. Here, we propose a substrateless effective-medium-slot waveguide. In addition, we introduce a taper-free interface that allows terahertz waves to directly couple from a metallic hollow waveguide without requiring dielectric insertion. We achieve a 3-dB bandwidth of 40% with a maximum coupling efficiency of 90% in the WR-2.2 band (330–500 GHz). By employing a broadband uni-traveling-carrier photodiode transmitter and sub-harmonic mixer receivers, we demonstrate an aggregated data rate of 0.8 Tbit/s with quadrature amplitude modulation schemes across 14 channels from 330 to 600 GHz. The effective-medium-slot waveguide platform yields robust broadband coupling with enhanced mechanical protection, offering reliable interconnects for ultra-high-speed terahertz integrated systems.

InP-HEMT pour les applications THz: Le développement de technologies III-V devrait permettre de répondre aux besoins du marché qui nécessite la conception de composants électriques fonctionnant dans les gammes millimétriques et submillimétriques (fréquences THz). On peut citer par exemple le développement de caméra utilisant les ondes millimétriques pour la sécurité et le contrôle d'accès (stade, concert, enregistrement en aéroport…), le spatial, la spectroscopie…Un autre champ d'application important concerne les communications ultra-haut débit sans fil pour la téléphonie mobile actuelle (5G) et surtout future (6G).Il s'avère donc nécessaire de développer des transistors ayant des fréquences de fonctionnement au THz. Les transistors HEMTs sont les meilleurs candidats en termes de performances pour le développement de circuits intégrés de réception d'ondes submillimétriques. La fréquence maximale d'oscillation fmax est un paramètre important pour l'amplification de ces signaux analogiques. Cette fréquence doit être dans la gamme du THz. Des premiers résultats obtenus à l'IEMN indiquent une fréquence maximale d'oscillation de 1,1THz pour des transistors HEMT InAlAs/InGaAs/InAs sur substrat InP. Cette fréquence a été obtenue par extrapolation du gain unilatéral de Mason U mesuré jusque 110GHz. Afin de valider ce résultat à l'état de l'art, il est nécessaire de le confirmer par des mesures au-delà de 110GHz, dans les gammes d'ondes submillimétriques.Dans ces travaux de thèse, nous proposons une caractérisation hyperfréquence sous pointes d'un même transistor jusque 1,1 THz. Cette caractérisation nécessite l'utilisation de plusieurs bancs de mesures sous pointes : 0.25-110GHz, 140-220GHz, 220-325GHz, 325-500GHz, 500-750GHz et 750-1100GHz. Pour cela, nous avons conçus une méthodologie de caractérisation on-wafer large bande (250 MHz - 1,1 THz) basée sur la méthode d'étalonnage multiline Thru-Reflect-Line (mTRL). Un kit d'étalonnage mTRL a été développé à l'aide de l'outils de simulation électromagnétique HFSS-Ansys ; les transistors HEMTs InAlAs/InGaAs/InAs sur substrat InP ont été optimisés et adaptés pour permettre cette mesure large bande. Afin de valider cette conception, le kit mTRL large bande ainsi que des HEMTs ont été fabriqués sur substrat d'InP. Les paramètres petit signal Scattering S d'un transistor HEMT ont été mesurés de 250MHz à 1.1THz. A partir de ces paramètres S, nous avons pu déterminer les principaux gains du transistor jusque 1.1THz et extraire plus précisément les valeurs des fréquences de coupures fT/fmax du HEMT.

In this work, we report the fabrication and characterisation of an InGaAs/InP double heterojunction bipolar transistor (DHBT) on an indium phosphide‐on‐silicon (InPoSi) substrate. The device exhibits a DC current gain of 65. Dynamic measurements performed on a submicron 0.35 × 3 µm ² device further confirm its high‑frequency capability, with a current‑gain cutoff frequency ( f _T ) of 200 GHz and a maximum oscillation frequency ( f _max ) of 90 GHz, indicating its suitability for high‑frequency applications and the strong potential of the InPoSi platform for high‑performance bipolar technologies. Thermal resistance ( R _TH ) was extracted for a device with an area of 0.5 × 10 µm ² , yielding a value of 5867 K/W, which is approximately 2.5 times higher than that of a standard DHBT on its own InP substrate with the same topology. This result provides important insight into the thermal management challenges associated with InPoSi‐based DHBTs.

In this paper, we report an on-wafer High-Electron-Mobility transistor characterization method over a large frequency band [250 MHz–1.1 THz]. The transistor’s coplanar accesses were optimized to enable high-frequency measurement of the devices up to 1.1 THz. The characterization method implements an on-wafer multiline Thru-Reflect-Line calibration kit fabricated on indium phosphide (InP) substrate validated using comparisons between simulations and measurements of coplanar waveguide (CPW) devices. An 80-nm gate length InAlAs/InGaAs/InAs InP-HEMT was fabricated using the optimized transistor accesses then it was measured over the [250 MHz–1.1 THz] frequency band using the developed on-wafer characterization method. It is important to mention that the same transistor was measured on six different on-wafer test benches [250 MHz–110 GHz], [140–220 GHz], [220–325 GHz], [325–480 GHz], [500–750 GHz], and [750–1100 GHz]. The S-parameter measurement results show good continuity between the six measured frequency bands. Observations on the extracted gain measurements and a comparison between the measured and [250 MHz–110 GHz] extrapolated cut-off frequencies are also provided.

In this work, we present a wideband on-wafer characterization technique for InAlAs/InGaAs/InAs InP-based high-electron mobility transistors (HEMTs) using an optimized multiline Thru-Reflect-Line (mTRL) calibration kit. Our goal is to directly extract transition frequency f_T and maximum frequency of oscillation f_max values from S-parameters measurements with frequencies up to 1.1 THz and overcome the limitations of the traditional 20 dB/dec extrapolation method using lower-frequency band measurements. Indeed, as the state-of-the-art transistors now exhibit cutoff frequencies exceeding 1 THz, standard low-frequency extrapolation methods become increasingly inaccurate. Full-wave electromagnetic simulations were used to design low-loss coplanar waveguide (CPW) access structures with stable impedance and minimal parasitic effects. These structures were co-fabricated with HEMTs and calibration standards on the same InP substrate. The 2-finger transistor with a 80 nm gate length exhibits a directly measured f_T = 320 GHz and f_max = 800 GHz. The technique showed high consistency across six frequency bands and confirms that direct broadband measurement with mTRL improves accuracy. This work highlights the metrological strength of mTRL-based setups for next-generation THz device characterization.