中国科学家在碳基射频器件领域取得突破 成果登上《自然·电子学》

航天员在太空的天宫空间站能够使用到“极速WiFi”吗？我国科学家给出了答案。近日，北京大学电子学系、碳基集成电路研究院张志勇-彭练矛团队在碳基射频电子器件研究中取得重要进展，研究成果再次引领全球。该团队制备了适合射频应用的半导体阵列碳纳米管材料，并在此基础上首次将碳纳米管射频器件的频率上限提升至太赫兹领域，真正展示了碳纳米管器件的高速高带宽和增益线性度优势。该研究成果于6月21日在国际著名学术期刊《自然·电子学》以封面论文形式发表。

团队研究成果以《基于阵列碳纳米管的射频晶体管器件》为题刊发。北京大学纳光电前沿交叉学科研究院博士生石惠文，北大电子学系、北京碳基集成电路研究院丁力与仲东来博士和韩杰工程师为并列第一作者。北京大学电子系碳基电子学研究中心、北京碳基集成电路研究院张志勇教授和彭练矛院士为共同通讯作者。

值得关注的是，该研究成果充分展现了碳管在射频电子学上的优势和潜力。意味着在即将到来的第六代移动通信技术（6G）时代，碳基将会提供速度更快、性能更强、集成度更高、能耗更低的核心芯片技术。未来，不论是个人移动设备还是工业互联网，甚至是遥远的天宫空间站也很有可能拥有“极速WiFi”。

上图为：阵列碳管与制备和表征

上图为：高阻硅衬底上阵列碳管晶体管和放大器的射频性能表征

团队骨干成员石惠文做这项研究已有两年多的时间。他认为全球各大顶级院校的碳基研究团队在射频器件研究中遇到的最大难题在于材料，制备出高迁移率、高密度和高纯度的碳管阵列是研究中的重中之重，材料问题不解决则很难实现性能上的突破。

石惠文表示：“在5G、6G时代，工业互联网将得到长足的发展。届时，无论是无人驾驶还是工厂自动化，由于需要处理海量的数据，都要有超级强大的底层器件。而且该种器件构建的系统必须要具备更快的数据传输速度，更大的数据吞吐量以及更复杂的电路集成度。碳基射频是一个非常好的选择。随着未来技术的成熟，碳基SoC集成技术将成为工业互联网、航空航天等领域的有力支撑。”

在谈及碳基的未来发展时，石惠文认为，碳纳米管是一种非常优秀的材料，优势显著。相信在未来，无论是在传感、数字还是在射频领域都会有更为广泛的应用，也将极大地推动我国芯片产业的发展。

图为：论文第一作者石惠文在实验室内进行测试