研究人员在半导体技术领域取得突破性进展，有望强力助推6G传输

但布里斯托大学牵头并于今日发表在期刊《自然电子学》上的新研究，有望使这一切乃至更多应用更接近现实，这得益于半导体技术的一项突破性进展。

这些未来主义概念依赖于比现有网络更快速传输海量数据的能力。因此物理学家开发了一种创新方法，可加速全球范围内数十亿用户间的数据传输进程。

共同通讯作者、布里斯托大学物理学教授马丁·库巴尔表示："未来十年内，那些曾几乎无法想象的变革性技术或将广泛普及。其潜在益处亦影响深远，包括远程诊疗与手术推动医疗进步、虚拟课堂甚至虚拟假期旅游。

"此外，先进的驾驶辅助系统有望提升道路安全，工业自动化则可实现更高效率。6G应用的可能性无穷无尽，唯一限制仅是人类的想象力。因此我们的创新型半导体发现令人无比振奋，将有力推动这些技术快速规模化发展。"

业界普遍认为，从5G向6G演进需要对半导体技术、电路、系统及相关算法进行根本性升级。例如，核心半导体元件——即由神奇导体氮化镓（GaN）制造的射频放大器——需要具备更高速度、更强功率及更优可靠性。

这支国际化科学家与工程师团队测试了一种新型架构，将特殊GaN放大器的性能推向前所未有的高度。该突破源于在氮化镓中发现闩锁效应，从而释放出更强大的射频器件性能。这些新一代器件采用并行通道设计，需使用亚100纳米侧鳍——这是一种控制电流通路的晶体管结构。

共同通讯作者、布里斯托大学荣誉研究员阿基尔·沙吉博士阐释："我们与合作者共同研发了名为超晶格齿状场效应晶体管（SLCFETs）的器件技术，其中超过1000个亚100纳米宽度的鳍片协同驱动电流。尽管SLCFETs在75千兆赫-110千兆赫的W波段频率范围内展现出最高性能，但其背后的物理机制此前未知。

"我们确认这是氮化镓中的闩锁效应，正是该效应造就了卓越的高频射频性能。"

研究人员随后需精确定位该效应发生位置。通过同步运用超高精度电学测量与光学显微技术，该效应得以被深入研究和理解。在分析1000多个鳍片后，发现该效应集中于最宽的鳍片结构。

兼任英国皇家工程院新兴技术讲席教授的库巴尔补充道："我们还利用模拟器开发了三维模型进一步验证观察结果。接下来的挑战是研究闩锁效应在实际应用中的可靠性问题。对器件进行的长期严格测试表明，该效应对器件可靠性和性能并无不利影响。

"我们发现确保可靠性的关键因素在于每个鳍片周围覆盖的薄层介电涂层。但最重要的结论很明确——闩锁效应可应用于无数实践场景，未来将在多方面改变人类生活。"

下一步工作重点包括进一步提升器件功率密度，以实现更高性能并服务更广泛用户群体。产业合作伙伴也将把此类新一代器件推向商用市场。

布里斯托大学研究人员正致力于提升各类应用场景中的电气性能与效率。

库巴尔教授领导器件热成像与可靠性中心（CDTR），该机构正开发面向碳中和目标的下一代半导体电子器件，以及通信与雷达技术器件。中心同时利用宽禁带及超宽禁带半导体技术，持续优化器件热管理、电气性能与可靠性。