吉林
近日，中國科學院金屬研究所科研團隊聯合多家單位，在高頻晶體管領域取得重要突破，成功研制出一種新型高頻晶體管——“硅-石墨烯-鍺”勢壘晶體管。該器件創造了晶體管電流增益的世界最高值，為未來太赫茲通信、6G技術及超高速傳感系統提供了全新器件方案。相關成果近日在國際學術期刊《自然·通訊》發表。
隨著5G規模化部署和6G前瞻研究加速，物聯網、智能傳感和高速通信對晶體管的運行速度提出了嚴苛要求——電流增益截止頻率需突破1太赫茲。然而，傳統高頻晶體管受限于各種限制，難以邁入太赫茲頻段。
針對該領域的各種技術難題，我國科研團隊提出了一種全新的高頻器件架構，將晶圓級單晶單層石墨烯通過化學氣相沉積外延生長于鍺襯底上，再精確堆疊單晶硅膜，構筑出高質量的“硅-石墨烯-鍺”垂直異質結構。利用石墨烯與硅、鍺界面形成的不對稱肖特基勢壘以及石墨烯的量子電容效應，實現了高電流增益與高頻工作。該器件架構使得鍺端的電流變化幅度遠大于硅端，從而產生了1.8×10?的共射極電流增益，是目前已報道晶體管中的最高紀錄。進一步的器件建模與仿真分析表明，通過優化材料摻雜濃度、降低接觸電阻及縮減寄生效應，該器件的理論工作頻率有望突破1THz，進入太赫茲應用頻段。
此項工作不僅為勢壘晶體管在射頻與太赫茲通信領域的實際應用奠定了堅實基礎，也為未來物聯網、6G傳感系統及超高速信號處理開辟了一條全新的技術路徑。
（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）
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