航天員在太空的天宮空間站能夠使用到“極速WiFi”嗎？我國科學(xué)家給出了答案。近日，北京大學(xué)電子學(xué)系、碳基集成電路研究院張志勇-彭練矛團隊在碳基射頻電子器件研究中取得重要進展，研究成果再次引領(lǐng)全球。該團隊制備了適合射頻應(yīng)用的半導(dǎo)體陣列碳納米管材料，并在此基礎(chǔ)上首次將碳納米管射頻器件的頻率上限提升至太赫茲領(lǐng)域，真正展示了碳納米管器件的高速高帶寬和增益線性度優(yōu)勢。該研究成果于6月21日在國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然·電子學(xué)》以封面論文形式發(fā)表。

　　團隊研究成果以《基于陣列碳納米管的射頻晶體管器件》為題刊發(fā)。北京大學(xué)納光電前沿交叉學(xué)科研究院博士生石惠文，北大電子學(xué)系、北京碳基集成電路研究院丁力與仲東來博士和韓杰工程師為并列第一作者。北京大學(xué)電子系碳基電子學(xué)研究中心、北京碳基集成電路研究院張志勇教授和彭練矛院士為共同通訊作者。

　　值得關(guān)注的是，該研究成果充分展現(xiàn)了碳管在射頻電子學(xué)上的優(yōu)勢和潛力。意味著在即將到來的第六代移動通信技術(shù)（6G）時代，碳基將會提供速度更快、性能更強、集成度更高、能耗更低的核心芯片技術(shù)。未來，不論是個人移動設(shè)備還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，甚至是遙遠(yuǎn)的天宮空間站也很有可能擁有“極速WiFi”。

上圖為：陣列碳管與制備和表征

上圖為：高阻硅襯底上陣列碳管晶體管和放大器的射頻性能表征

　　團隊骨干成員石惠文做這項研究已有兩年多的時間。他認(rèn)為全球各大頂級院校的碳基研究團隊在射頻器件研究中遇到的最大難題在于材料，制備出高遷移率、高密度和高純度的碳管陣列是研究中的重中之重，材料問題不解決則很難實現(xiàn)性能上的突破。

　　石惠文表示：“在5G、6G時代，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將得到長足的發(fā)展。屆時，無論是無人駕駛還是工廠自動化，由于需要處理海量的數(shù)據(jù)，都要有超級強大的底層器件。而且該種器件構(gòu)建的系統(tǒng)必須要具備更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，更大的數(shù)據(jù)吞吐量以及更復(fù)雜的電路集成度。碳基射頻是一個非常好的選擇。隨著未來技術(shù)的成熟，碳基SoC集成技術(shù)將成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域的有力支撐。”

　　在談及碳基的未來發(fā)展時，石惠文認(rèn)為，碳納米管是一種非常優(yōu)秀的材料，優(yōu)勢顯著。相信在未來，無論是在傳感、數(shù)字還是在射頻領(lǐng)域都會有更為廣泛的應(yīng)用，也將極大地推動我國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

圖為：論文第一作者石惠文在實驗室內(nèi)進行測試