研究人员在半导体技术领域取得突破性进展，将强力助推6G传输

由布里斯托大学主导的最新研究今日发表于《自然电子学》期刊，其革命性的半导体技术突破使上述愿景及更多可能性向现实迈进了一大步。

这些未来主义概念依赖于远超现有网络的海量数据高速传输能力。为此，物理学团队开发了一种创新方法，可在全球范围内显著加速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，众多曾被认为难以想象的变革性技术将得到广泛应用。这些技术的潜在效益极为深远，包括远程医疗诊断与手术、虚拟教室甚至虚拟假日旅游等医疗健康领域的进步。

"自动驾驶辅助系统提升道路安全以及工业自动化提高效率等领域也具有巨大潜力。6G应用的可能性无穷无尽，唯一限制仅在于人类想象力。因此我们的突破性半导体发现令人振奋，将有力推动这些技术的高速规模化发展。"

学术界普遍认为，从5G向6G的跨越需要对半导体技术、电路设计、系统架构及相关算法进行根本性升级。例如核心半导体元件——由新型导体氮化镓（GaN）制造的射频功率放大器——必须实现更高速度、更强功率与更优可靠性。

国际科研团队通过验证新型架构，使这类特殊氮化镓放大器的性能达到空前高度。该突破源于发现了氮化镓中的闩锁效应，从而释放出更强大的射频器件性能。新一代器件采用平行通道设计，需要配置亚100纳米级侧鳍结构——这种特殊晶体管可精准控制电流通过器件。

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："我们与合作伙伴共同研发了超晶格城堡场效应晶体管（SLCFETs）技术原型，该器件通过1000多根宽度低于100纳米的鳍状结构调控电流。尽管SLCFETs已在对应75-110千兆赫兹的W波段展现了最高性能，但其物理机制长期未知。

"我们确认这是氮化镓材料的闩锁效应推动了高频性能突破。"

研究团队随后需要通过超高精度电学测量与光学显微镜同步定位，精确锁定该效应的发生区域以便深入研究。在对1000多根微鳍进行分析后，科研人员发现该效应集中发生于最宽鳍结构。

兼任英国皇家工程院新兴技术讲席教授的库巴尔补充道："我们还开发了三维模拟器验证观测结果。接下来的挑战是研究闩锁效应对实际应用的可靠性影响。长期测试表明该效应对器件可靠性和性能无不良影响。

"研究发现，确保可靠性的关键要素是每个微鳍周围覆盖的薄介质层。最重要结论在于：闩锁效应可广泛应用于技术实践，未来将助力改善人类生活的方方面面。"

下一步研究将着重提升器件功率密度，以实现更高性能并扩展应用场景。产业合作伙伴也将推动此类新一代器件进入商用市场。

布里斯托大学研究人员在提升多种应用场景下的电器性能与能效领域处于全球领先地位。

库巴尔教授主持的器件热成像与可靠性中心（CDTR）正在开发面向碳中和目标的下一代半导体器件，以及通信与雷达技术解决方案。该中心还致力于利用宽禁带与超宽禁带半导体材料提升器件热管理能力、电气性能与可靠性。