HemNyheterTransistorer träffar Terahertz-hastigheter

Transistorer träffar Terahertz-hastigheter

Kolnanorörs MOSFETs som fungerar över 1 THz, lovar ultrasnabb trådlös kommunikation, höghastighetsberäkning och nästa generations radarsystem.



Forskare vid Peking University, Xiangtan University och Zhejiang University har utvecklat en ny generation av kolnanorör (CNT)-baserade MOSFETs som kan arbeta vid terahertz (THz) frekvenser, vilket driver transistorprestanda långt bortom konventionella kiselgränser.Dessa enheter kan bana väg för ultrasnabb trådlös kommunikation, höghastighetsberäkning och nästa generations radarsystem.

Traditionella kiseltransistorer maxar vid 100–300 GHz, tillräckligt för nuvarande trådlösa och datortillämpningar men begränsande för framväxande 6G-teknologier.De nyutvecklade CNT-baserade MOSFET:erna överstiger 1 THz, vilket möjliggör signalväxling en

CNT - cylindriska nanostrukturer av kolatomer arrangerade i ett hexagonalt gitter - är uppskattade för sin exceptionella elektriska ledningsförmåga och mekaniska robusthet.Genom att anpassa filmer av halvledande CNT, tillverkade forskargruppen MOSFETs som kombinerar hög bärarmobilitet med imponerande ström och transkonduktans i tillståndet.Optimerade grindstrukturer, inklusive innovativa Y-formade grindar, producerade enheter med grindlängder så korta som 35–80 nm, vilket uppnådde gränsfrekvenser upp till 551 GHz och maximala oscillationsfrekvenser över 1 THz.

Teamet demonstrerade också praktiska tillämpningar genom att skapa millimetervåg (mmWave) radiofrekvensförstärkare med CNT MOSFET.Dessa förstärkare, som arbetar vid 30 GHz, levererade förstärkningar på över 21 dB, vilket på ett tillförlitligt sätt ökade signalstyrkan med över hundra gånger.Sådan prestanda framhäver potentialen hos CNT-matriser, inte bara för digitala kretsar utan också för analoga THz-system, inklusive ultrasnabba trådlösa sändare och mottagare.

Forskningen visar hur noggrann materialinriktning, grindteknik och tillverkningsförfinningar kan förvandla CNT MOSFETs från experimentella enheter till högpresterande komponenter redo för nästa generations elektronik.Framtida arbete skulle kunna utöka användningen av dem till THz-avkänning, höghastighetsdatalänkar och avancerade radarsystem, vilket potentiellt skulle omdefiniera hastigheten och effektiviteten för elektronisk kommunikation.

"Anpassade kolnanorörsfilmer skulle kunna fungera som stommen för både digitala integrerade kretsar och analoga terahertz-enheter," noterade författarna och betonade att deras tillvägagångssätt övervinner frekvensbegränsningar som setts i tidigare CNT-transistorkonstruktioner.