日前，中國(guó)電科13所石墨烯射頻領(lǐng)域取得里程碑式的成果，研制出國(guó)際首只石墨烯低噪聲放大器單片集成電路。
石墨烯是最典型的二維材料，由曼徹斯特大學(xué)的Geim教授和Novoselov教授發(fā)現(xiàn)，并因此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，引發(fā)全世界研究熱潮。石墨烯因其超高載流子遷移率、超高熱導(dǎo)率、超薄等優(yōu)異特性，是制作高頻電子器件的理想候選材料。石墨烯晶體管最引人關(guān)注的應(yīng)用方向之一是低噪聲放大器，石墨烯高的遷移率和高的飽和漂移速度可以使低噪聲放大器頻率更高，噪聲更低。
中國(guó)電科13所重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室石墨烯團(tuán)隊(duì)自2009年開(kāi)展石墨烯材料和射頻器件研究。前期實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首個(gè)3英寸和4英寸碳化硅外延石墨烯材料，材料室溫載流子遷移率達(dá)到4,300cm2/V·s。針對(duì)二維石墨烯材料易受損傷和污染的特性，自主研發(fā)了預(yù)沉積保護(hù)層的低損傷、自對(duì)準(zhǔn)工藝，2013年實(shí)現(xiàn)國(guó)際最高振蕩頻率石墨烯晶體管(Carbon,75,2014)，并已申請(qǐng)美國(guó)發(fā)明專利(PZT/CN2013078836)。2015年，石墨烯材料和器件工藝?yán)^續(xù)提升，石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管截止頻率fT達(dá)到407GHz，為SiC襯底上外延石墨烯晶體管的國(guó)際最高水平(Appl.Phys.Lett.108,2016)。
近期，在石墨烯放大器單片電路設(shè)計(jì)和電路關(guān)鍵工藝上取得突破，成功研制出國(guó)際首只石墨烯低噪聲放大器單片集成電路，并發(fā)表于國(guó)際著名期刊IEEEElectronDev.Lett.,37,2016，在石墨烯射頻領(lǐng)域引起強(qiáng)烈震撼。該電路工作于Ku波段，中心頻率14.3GHz，最大增益為3.4dB，最小噪聲系數(shù)為6.2dB。此項(xiàng)工作對(duì)加速推動(dòng)石墨烯在射頻領(lǐng)域的應(yīng)用具有里程碑式的意義。未來(lái)，中國(guó)電科將不斷提升石墨烯材料、器件及電路水平，使我國(guó)石墨烯電子器件發(fā)展處于國(guó)際領(lǐng)先地位。
01月07日 18:14
