布里斯托大学团队实现 GaN 突破

布里斯托大学的研究可以使基于 GaN 的射频功率放大器更快、更强大、更可靠从而为 6G 传输提供超级动力。这项突破发表在《Nature Electronics》杂志上，利用多通道 GaN 晶体管中的锁存效应来释放更高的射频器件性能。

据共同第一作者、布里斯托大学物理学教授 Martin Kuball 称，基于 GaN 的新架构将使通信和传输大量数据变得更加容易，从而推动远程诊断和手术、高级驾驶员辅助系统、虚拟教室等领域的 6G 发展。

在闭锁条件下，漏极电流从关断状态急剧过渡到高导通状态值，斜率小于每十倍频程 60 mV。锁存条件是可逆且不可降解的，研究人员已经证明，它可以改善晶体管的跨导特性，这意味着 RF 功率放大器的线性度和功率得到改善。这些器件具有并行通道，使用低于 100nm 的侧翅片来控制通过器件的电流。

共同第一作者、布里斯托大学名誉研究助理 Akhil Shaji 解释说：“我们与合作者合作，试行了一种称为超晶格齿形场效应晶体管 （SLCFET） 的器件技术，其中 1000 多个宽度低于 100 nm 的鳍片有助于驱动电流。尽管 SLCFET 在 W 波段频率范围内表现出最高性能，相当于 75 GHz -110 GHz，但其背后的物理原理尚不清楚。

“我们认识到这是 GaN 中的锁存效应，从而实现了高射频性能。”

然后，研究人员需要通过同时使用超精密电测量和光学显微镜来准确定位这种效应发生的位置，以便进一步研究和理解。在分析了 1,000 多只鳍后，发现这种效应发生在最宽的鳍上。

Kuball 补充道：“我们还使用模拟器开发了一个 3D 模型，以进一步验证我们的观察结果。下一个挑战是研究实际应用中锁存效应的可靠性方面。对该设备的长期严格测试表明，它对设备的可靠性或性能没有不利影响。

“我们发现推动这种可靠性的一个关键方面是每个翅片周围都有一层薄薄的介电涂层。但主要结论很明确——锁存效应可以用于无数的实际应用，这可能有助于在未来几年以许多不同的方式改变人们的生活。

这项工作的下一步包括进一步提高设备可以提供的功率密度，以便它们能够提供更高的性能并为更广泛的受众提供服务。行业合作伙伴也将把这种下一代设备推向商业市场。

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