美国陆军项目通过超过100 GHz的碳纳米管晶体管促进5G和毫米波技术的发展

一个陆军项目开发了一种碳纳米管技术，该技术首次在射频应用中达到了超过100GHz的速度，并可能促进军事通信和传感技术的发展。

一项由陆军资助的项目可能会促进5G和毫米波技术的发展，从而改善军事通信和传感设备。

Carbonics，Inc.与南加州大学合作开发了一种碳纳米管技术，该技术首次在射频应用中达到了超过100GHz的速度。这一里程碑超越了传统的射频互补金属氧化物半导体（称为RF-CMOS技术）的性能和效率，该技术在包括手机在内的现代消费电子产品中无处不在。

“这个里程碑表明，人们一直以来都认为碳纳米管可以成为一种有前途的通信芯片技术，”陆军研究办公室固态和电磁学项目经理Joe Qiu博士说。“下一步是扩展该技术，证明它可以在大批量制造中使用。最终，这项技术可以帮助陆军满足其在通信，雷达，电子战和其他传感应用方面的需求。”

该研究于2019年11月18日发表在《自然电子》杂志上。

这项工作由美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的ARO资助，是小型企业技术转让计划的一部分。该计划侧重于可行性研究，以指导针对特定应用的技术原型演示。

近二十年来，研究人员认为，碳纳米管具有独特的一维电子传输特性，因此非常适合作为高频晶体管技术。工程上的挑战是将高纯度半导体纳米管组装成密集排列的阵列，并用纳米材料制造一种工作装置。

一家由风险投资支持的初创公司Carbonics和USC成功克服了这一挑战。基于缩放单个碳纳米管器件指标的预测表明，该技术最终可能远远超过顶级的现有射频技术砷化镓。

Carbonics采用一种称为ZEBRA的沉积技术，该技术可使碳纳米管紧密排列并沉积在各种芯片基板上，包括硅，绝缘体上硅，石英和柔性材料。这使得该技术可以直接与传统的CMOS数字逻辑电路集成，从而克服了异构集成的典型问题。

Carbonics的首席执行官Kos Galatsis表示：“有了这一令人振奋的成就，现在就可以将我们的CMOS兼容技术用于5G和毫米波国防通信市场了。”“我们现在正在与行业参与者建立许可和技术转让合作伙伴关系，同时我们将继续推动这种破坏性的射频技术。”

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参考：Christopher Rutherglen，Alexander A. Kane，Philbert F. Marsh，Tyler A. Cain，Basem I. Hassan，Mohammed R. AlShareef，Chongwu Zhou和Kosmas Galatsis撰写的“可在100 GHz以上频率下运行的晶圆级可对准碳纳米管晶体管” ，2019年11月18日，自然电子学。
10.1038 / s41928-019-0326-y

2014年，Carbonics从UCLA-USC和沙特阿拉伯的阿卜杜勒阿齐兹国王科技城的联合中心中分离出来，称为绿色纳米技术卓越中心。

该研究部分基于陆军10年前在加州大学尔湾分校资助的工作。Christopher Rutherglen博士是该博士项目研究的研究生，现在是Carbonics的首席技术官。