シリコン-ゲルマニウム・トランジスタで世界最速動作798GHzを記録 ― IHPとジョージア工科大

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独IHPと米ジョージア工科大学の研究チームが、最大発振周波数798GHzという世界最速で動作するシリコン-ゲルマニウム・トランジスタを作製した。これまでのシリコン-ゲルマニウム・トランジスタの最高記録200GHz程度を塗り替えた。IEEE Electron Device Letters 2014年2月号に論文が掲載されている。

極低温のプローブステーション内に置かれたSiGeデバイス (Georgia Tech Photo: Rob Felt)

情報通信、信号処理、レーダーなどの分野で特に高速性能が要求されるデバイスは、インジウム・リン(InP)、ガリウム砒素(GaAs)、窒化ガリウム(GaN)など高価な化合物半導体が主流となっている。シリコン単体では性能面でこれらの化合物半導体に競合できないが、シリコンに微量のゲルマニウムを添加したデバイスを用いることで、化合物半導体に匹敵する性能をより安価なシリコンで実現できると期待されている。

今回の研究では、絶対温度4.3Kの極低温環境において、シリコン-ゲルマニウム半導体ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(SiGe HBT)を動作させ、最大発振周波数 fMAX 798GHz を記録した。遮断周波数 fT は479GHz、降伏電圧 BVCEO は1.67Vだった。

デバイスは、IHPの130nmBiCMOSプロセスを使って作製した。ジョージア工科大学では、液体ヘリウムによる4.3Kの極低温下におけるデバイスの動作評価を行なった。また、室温条件での動作評価も行なったところ、417GHzという高速動作が確認された。今後、室温条件でのテラヘルツ動作に向けて、SiGeデバイスをさらに高性能化していける可能性を示唆している。


ジョージア工科大の発表資料

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