中国团队成功研制新型晶体管 刷新频率纪录

中国科学院金属研究所孙东明、刘驰团队联合多家科研单位，在高频晶体管领域取得重要突破。他们成功研制出国际上首款实现射频测试的硅-石墨烯-锗势垒晶体管，刷新了垂直二维基区晶体管的截止频率纪录，并创造了晶体管电流增益的世界最高值。相关成果发表于国际学术期刊《自然·通讯》。

随着5G规模化部署和6G前瞻研究加速，物联网、智能传感和高速通信对晶体管的工作频率提出了更高要求，需要突破1太赫兹（THz）。

研究团队提出了一种全新的器件架构，将晶圆级单晶单层石墨烯通过化学气相沉积外延生长于锗衬底上，再精确堆叠单晶硅膜，构筑出高质量的硅-石墨烯-锗垂直异质结构。利用石墨烯与硅、锗界面形成的不对称肖特基势垒以及石墨烯的量子电容效应，实现了功函数调控，使得锗端的电流变化幅度远大于硅端，从而产生了1.8×10^7的共射极电流增益，创下目前已报道晶体管中的最高纪录。

在射频实测中，该晶体管的本征截止频率达到132GHz，超越了过去所有垂直二维基区晶体管的最高水平。进一步的器件建模与仿真分析表明，通过优化材料掺杂浓度、降低接触电阻及缩减寄生效应，该器件的理论工作频率有望突破1THz，进入太赫兹应用频段。