InP基太赫茲晶體管的(a)直流與(b)高頻特性

　　太赫茲波（T-ray，0.1–10 THz）在公共安全、無(wú)損檢測(cè)、射電天文、環(huán)境監(jiān)測(cè)、寬帶通信、空間探測(cè)、生物醫(yī)學(xué)等方面具有重要的應(yīng)用前景，高性能太赫核心器件的研制是太赫茲技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。近日，中國(guó)科學(xué)院微電子研究所微波器件與集成電路研究室（四室）劉洪剛研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在太赫茲核心器件研究方面取得進(jìn)展。

　　將集成電路的工作頻率提升到太赫茲頻段是國(guó)際上太赫茲技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)的熱點(diǎn)，而研制太赫茲晶體管則是關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的硅基微電子技術(shù)通常采用“縮小尺寸”來(lái)提高晶體管的特征頻率，當(dāng)晶體管制造技術(shù)發(fā)展到納米尺度后，器件性能的提高將受到一系列基本物理問(wèn)題和工藝技術(shù)問(wèn)題的限制，硅基晶體管的頻率性能難以進(jìn)一步提高。微電子所太赫茲核心器件研究團(tuán)隊(duì)采用高遷移率InP基材料體系設(shè)計(jì)了一種新型異質(zhì)結(jié)雙極晶體管，通過(guò)巧妙利用“II型”能帶結(jié)構(gòu)使電子以彈道輸運(yùn)的方式渡越晶體管，大幅度地提高了晶體管的工作頻率，為突破太赫茲晶體管技術(shù)探索了一條新途徑。

　　最新結(jié)果表明，InP基太赫茲晶體管的截止頻率（FT）高于0.6THz，最大振蕩頻率（FMAX）突破1 THz，其Johnson Limit（FT′BVCEO）比硅基晶體管提高了5倍以上。該項(xiàng)研究成果將推動(dòng)集成電路技術(shù)在太赫茲信號(hào)的發(fā)射、接收與運(yùn)算處理方面的應(yīng)用，并受到國(guó)際同行的高度評(píng)價(jià)，相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)表于國(guó)際期刊IEEE Transaction on Electron Devices, Vol. 58, No. 2, pp. 576 (2011).