富士通等开发出“世界最快”的晶体管(图)

sdfdf465

　　富士通研究所和通信综合研究所、大阪大学联合开发出了截止频率（Ft）高达562GHz的晶体管。据富士通研究所称，该产品是目前世界上速度最快的晶体管。“此次开发的新型晶体管为160Gbit/秒的光通信系统的开发打开了大门。此前，由于fT超过500GHz的晶体管还有开发出来，因此一般认为要实现160GHz/秒的光通信系统非常困难”。除光通信系统之外，还可用于毫波（30GHz～300GHz）及超毫波（300GHz～3THz）无线通信系统。其最大振荡频率（FMAX）约为500GHz。上述开发单位计划在2002年3月30日召开的应用物理学会上发表此次开发出的晶体管。　　富士通研究所等开发出的晶体管采用了InP（磷化铟）技术和HEMT（高电子迁移率晶体管）结构。栅极长度为25nm。在HEMT结构中，控制从源极流向漏极的电子的区域大致分为两部分。一部分是电子从源极到达漏极时通过的通道层，另一部分是向通道层提供电子的电子供给层（InAlAs）。此前，富士通研究所使用通道层为In0.53Ga0.47As ，电子供给层为17nm左右，并试制了fT为472GHz的晶体管。此次为了进一步提高晶体管的工作速度，该公司改变了通道层的材料，同时减小了电子供给层的厚度。　　通道层采用了In的含量约提高至原来1.4倍的In0.7Ga0.3As。由此使得电子的移动速度比原来提高了20%（12000cm2V-1s-1）。通道层厚度为12nm。由于随着In的含量的增加，HEMT结构内的形变也会随之增大，因此有人担心HEMT结构内有可能会产生结晶缺陷。但是，“即使将In的浓度提高40%，形变的绝对值仍然很小。不会出现结晶缺陷的情况”。　　在电子供给层方面，新开发的晶体管厚度约为原来产品的1/5，仅3nm～4nm。由此提高了电子到达的速度。另外，由于从栅极到通道层内的电子移动距离以及其与栅极长度之比（长宽比）约为3，因而可以抑制短通道效应，降低漏电电流。原来的产品由于电子供给层较厚，其长宽比约为1.5左右。　　上述单位计划使用此次开发出的晶体管试制下列产品：面向直流～200GHz的无线通信的各种放大器、面向电波天文台的低噪音放大器等模拟电路、面向光通信的信号倍增器/信号分离器等数字电路。另外，还将进一步研究开发工作速度更高的晶体管。“如果电子供给层更薄，栅极长度达到10nm左右，Fmax将有可能提高到1THz”。