随着5G网络持续深化部署以及6G技术前瞻性研究的推进，物联网、超高速传感与智能通信系统对核心芯片的运行速度提出了前所未有的严苛要求。行业目前普遍期待能出现截止频率突破1太赫兹（THz）的晶体管，以支撑未来通信技术的迭代升级。

然而，传统高频晶体管受限于载流子的渡越时间，始终难以迈入太赫兹频段；而主流的垂直二维基区晶体管，又因量子隧穿效应以及界面缺陷所引发的载流子散射问题，在电流增益与高频性能提升上遭遇严重瓶颈。这一技术难题已成为制约相关领域发展的关键障碍。

创新结构与性能突破

为攻克这一技术壁垒，中国科学院金属研究所联合多家科研机构，成功研制出国际首款硅‑石墨烯‑锗势垒晶体管，这也是全球首款完成射频测试的势垒晶体管。研究团队首先在锗衬底上制备出晶圆级单晶单层石墨烯，随后将单晶硅膜精准堆叠于其上，构建出高质量的垂直异质结构。

该结构巧妙利用了不对称肖特基势垒，并借助石墨烯的量子电容效应来调控功函数，从而获得卓越的性能。实测数据表明，这款晶体管的共射极电流增益高达1.8×10⁴，创下现有晶体管的最高纪录，其本征截止频率达到132GHz，超越了以往所有同类型器件。

未来应用前景广阔

依据器件仿真分析，后续通过优化掺杂浓度、进一步削减寄生效应等途径，该晶体管的理论工作频率有望突破1THz大关。这项研究成功解决了垂直二维基区晶体管的界面瓶颈，不仅为势垒晶体管在未来射频与太赫兹通信领域的应用奠定了坚实基础，也为物联网及6G传感系统所需的超高速信号处理提供了极具潜力的全新技术方案。相关研究成果已发表于权威期刊《自然·通讯》。