北京大学《Nat. Electron》：基于阵列碳纳米管的射频晶体管器件

成果简介

下一代无线通信技术的发展需要能够在大于 90 GHz 的频率下运行的集成射频设备。碳纳米管场效应晶体管在此类应用中很有前景，但包括工作频率在内的关键性能指标目前低于理论预测。本文，北京大学电子学系、碳基集成电路研究院张志勇-彭练矛团队在《Nature Electronics》期刊发表名为“Radiofrequency transistors based on aligned carbon nanotube arrays”的论文，研究报告了基于高纯度碳纳米管阵列的射频晶体管，该阵列使用双色散分选和二元液体界面对齐工艺制造。

纳米管阵列的密度约为每微米 120 个纳米管，最大载流子迁移率为 1,580 cm 2  V -1  s -1，饱和速度高达 3.0 × 10 7  cm s -1. 由此产生的场效应晶体管提供高直流性能（1.92 mA µm -1 的导通电流和-0.9 V 偏置下的 1.40 mS µm -1峰值跨导），可在毫米波和太赫兹频率下运行。具有 50 nm 栅极长度的晶体管分别显示高达 540 GHz 和 306 GHz 的电流增益和功率增益截止频率，并且射频放大器可以表现出高功率增益 (23.2 dB) 和固有线性度（31.2 dBm 的输出功率）三阶截取点）在 K 波段（18 GHz）。

链接：https://www.nature.com/articles/s41928-021-00594-w