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我国研制出全球首款硅-石墨烯-锗势垒晶体管，工作频率有望突破1THz

来源:互联网 更新时间:2026-08-06 20:47

在5G深入部署与6G前瞻研发的背景下，物联网、超高速传感及智能通信系统对核心器件的运行速度提出了前所未有的高要求。行业普遍期待能够出现截止频率突破1太赫兹（THz）的晶体管，以满足未来通信技术的需求。

我国研制出全球首款硅-石墨烯-锗势垒晶体管，工作频率有望突破1THz

然而，传统高频晶体管受限于载流子渡越时间，难以触及太赫兹频段；而主流的垂直二维基区晶体管，也因量子隧穿和界面缺陷导致的载流子散射问题，其电流增益与高频性能提升遭遇瓶颈。这一难题成为制约相关领域发展的关键障碍。

创新结构与性能突破

为攻克这一技术壁垒，中国科学院金属研究所联合多家科研单位，成功研制出国际首款硅-石墨烯-锗势垒晶体管，这也是全球首款实现了射频测试的势垒晶体管。研发团队首先在锗衬底上制备出晶圆级单晶单层石墨烯，再将单晶硅膜精准堆叠其上，构建出高质量的垂直异质结构。

该结构巧妙地利用了不对称肖特基势垒，并结合石墨烯的量子电容效应来调控功函数，从而获得了卓越的性能。

实测数据显示，这款晶体管的共射极电流增益高达1.8×10⁴，创造了现有晶体管的最高纪录，其本征截止频率达到了132GHz，超越了以往所有同类型器件。

未来应用前景广阔

根据器件仿真分析，后续通过优化掺杂浓度、进一步削减寄生效应等方式，

这款晶体管的理论工作频率有望突破1THz大关

。这项研究成功攻克了垂直二维基区晶体管的界面瓶颈，不仅为势垒晶体管在未来射频及太赫兹通信领域的应用奠定了坚实基础，也为物联网与6G传感系统所需的超高速信号处理提供了全新的、极具潜力的技术方案。相关研究成果已发表在权威期刊《自然·通讯》上。

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