中国电科13所研制出国际首只石墨烯低噪声放大器单片集成电路

日前，中国电科13所石墨烯射频领域取得里程碑式的成果，研制出国际首只石墨烯低噪声放大器单片集成电路。

石墨烯是最典型的二维材料，由曼彻斯特大学的Geim教授和Novoselov教授发现，并因此获得2010年诺贝尔物理学奖，引发全世界研究热潮。石墨烯因其超高载流子迁移率、超高热导率、超薄等优异特性，是制作高频电子器件的理想候选材料。石墨烯晶体管最引人关注的应用方向之一是低噪声放大器，石墨烯高的迁移率和高的饱和漂移速度可以使低噪声放大器频率更高，噪声更低。

中国电科13所重点实验室石墨烯团队自2009年开展石墨烯材料和射频器件研究。前期实现了国内首个3英寸和4英寸碳化硅外延石墨烯材料，材料室温载流子迁移率达到4,300 cm2/V·s。针对二维石墨烯材料易受损伤和污染的特性，自主研发了预沉积保护层的低损伤、自对准工艺，2013年实现国际最高振荡频率石墨烯晶体管(Carbon, 75, 2014)，并已申请美国发明专利(PZT/CN2013078836)。2015年，石墨烯材料和器件工艺继续提升，石墨烯场效应晶体管截止频率fT达到407 GHz，为SiC衬底上外延石墨烯晶体管的国际最高水平(Appl. Phys. Lett. 108, 2016)。

近期，在石墨烯放大器单片电路设计和电路关键工艺上取得突破，成功研制出国际首只石墨烯低噪声放大器单片集成电路，并发表于国际著名期刊IEEE Electron Dev. Lett., 37, 2016，在石墨烯射频领域引起强烈震撼。该电路工作于Ku波段，中心频率14.3 GHz，最大增益为3.4 dB，最小噪声系数为6.2 dB。此项工作对加速推动石墨烯在射频领域的应用具有里程碑式的意义。未来，中国电科将不断提升石墨烯材料、器件及电路水平，使我国石墨烯电子器件发展处于国际领先地位。