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、無損檢測、射電天文、環境監測、寬帶通信、空間探測、生物醫學等方面具有重要的應用前景，高性能太赫核心器件的研制是太赫茲技術的實用化進程中的關鍵環節。近日，中國科學院微電子研究所微波器件與集成電路研究室（四室）劉洪剛研究員帶領的研究團隊在太赫茲核心器件研究方面取得進展。

將集成電路的工作頻率提升到太赫茲頻段是國際上太赫茲技術領域研發的熱點，而研制太赫茲晶體管則是關鍵所在。傳統的硅基微電子技術通常采用“縮小尺寸”來提高晶體管的特征頻率，當晶體管制造技術發展到納米尺度后，器件性能的提高將受到一系列基本物理問題和工藝技術問題的限制，硅基晶體管的頻率性能難以進一步提高。微電子所太赫茲核心器件研究團隊采用高遷移率InP基材料體系設計了一種新型異質結雙極晶體管，通過巧妙利用“II型”能帶結構使電子以彈道輸運的方式渡越晶體管，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探索了一條新途徑。

最新結果表明，InP基太赫茲晶體管的截止頻率（FT）高于0.6 THz，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。該項研究成果將推動集成電路技術在太赫茲信號的發射、接收與運算處理方面的應用，并受到國際同行的高度評價，相關論文已經發表于國際期刊IEEE Transaction on Electron Devices, Vol. 58, No. 2, pp. 576 (2011).