黑磷射频晶体管

少层及薄膜形式的层状黑磷（BP）最近已成为高性能纳米电子学和红外光电子学应用中一种极具前景的材料。层状 BP 薄膜提供约 0.3 eV 的适中带隙和高载流子迁移率，从而使得晶体管具有良好的开关比和高导通态电流密度。在此，我们首次展示了黑磷场效应晶体管的千兆赫兹频率操作。此处展示的 BP 晶体管表现出优异的电流饱和特性，开关比超过 2000。我们在空穴导电方面实现了超过 270 mA/mm 的电流密度和高于 180 mS/mm 的直流跨导。使用标准高频表征技术，我们在沟道长度为 300 nm 的器件中测得短路电流增益截止频率 fT 为 12 GHz，最大振荡频率 fmax 为 20 GHz。由于其有限带隙带来的良好电流饱和特性，BP 器件在电压和功率增益方面可能优于石墨烯晶体管，从而使得未来能够在多 GHz 频率范围及更高频率下运行的普遍晶体管技术成为可能。