摘要：共同第一作者、布里斯托大学物理学教授Martin Kuball表示，基于GaN的新架构将使大量数据的通信和传输变得更加容易，推动远程诊断和手术、高级驾驶辅助系统、虚拟教室等领域的6G发展。

研究人员称锁存效应有望使基于GaN的射频功率放大器速度更快、功率更大、可靠性更强

上图是具有多个（1000个）鳍片的SLCFET的部分示意图，以及具有多个导电通道的单个鳍片的横截面图。

由布里斯托大学牵头的研究有望使基于GaN的射频功率放大器速度更快、功率更大、可靠性更强，从而为6G传输提供超级动力。

这一突破发表在Nature Electronics期刊上，可利用多通道GaN晶体管中的锁存效应，释放出更强大的射频器件性能。

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

在锁存条件下，漏极电流从关断态值急剧过渡到较高的导通态值，斜率低于60 mV/decade。锁存条件是可逆的、无损的，研究人员已经证明，它能改善晶体管的跨导特性，意味着射频功率放大器的线性度和功率可以得到提高。这些器件具有并行通道，使用100nm以下的侧鳍来控制流经器件的电流。

共同第一作者、布里斯托大学荣誉助理研究员Akhil Shaji解释道：“我们与合作伙伴共同试制了一种名为超晶格城堡形场效应晶体管（SLCFET）的器件技术，其中有1000多个宽度小于100nm的鳍片帮助驱动电流。尽管SLCFET在W波段频率范围（相当于75 GHz-110 GHz）内表现出了最高的性能，但其背后的物理学原理却不为人知。”

“我们认识到这是GaN中的锁存效应，它使得高射频性能成为可能。”

随后，研究人员需要同时使用超精密电气测量和光学显微镜来精确定位这一效应发生的位置，以便对其进行进一步的研究和了解。在对1000多个鳍片进行分析后，发现这一效应发生在最宽的鳍片上。

Martin Kuball补充道：“我们还利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。对该器件进行了长时间严格测试，发现锁存效应对器件的可靠性或性能没有任何不利影响。”

“我们发现，推动这种可靠性的一个关键因素是每个鳍片周围都有一层薄薄的介电涂层。但要点是显而易见的——锁存效应可以用于无数的实际应用，未来数年内有望以多种不同的方式帮助人们改变生活。”

下一步工作包括进一步提高该器件的功率密度，使其具备更高的性能，为更多的人服务。行业合作伙伴也将把这些新一代器件推向商业市场。

参考文献

Kumar, A.S., Dalcanale, S., Uren, M.J. et al. Gallium nitride multichannel devices with latch-induced sub-60-mV-per-decade subthreshold slopes for radiofrequency applications. Nat Electron (2025).

来源：雅时化合物半导体

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来源：CSC化合物半导体