近日，英国布里斯托大学研究团队在《自然·电子学》（Nature Electronics）期刊发表突破性研究，首次揭示了氮化镓（GaN）多通道晶体管中锁存效应的物理机制，并成功开发出超晶格城堡场效应晶体管（SLCFET）技术。

图片来源：《自然·电子学》期刊截图

该研究通过设计超过1000个亚100纳米鳍片构成的多通道结构，观测到当电流达到临界阈值时，器件在局部电场增强作用下发生可逆的电流状态跃迁，实现低于60mV/decade的亚阈值摆幅。这一发现突破了传统GaN器件在高频性能与可靠性间的固有矛盾，显著提升了射频功率放大器的线性度与功率效率。

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研究团队利用电致发光显微镜与三维电磁仿真技术，证实锁存效应源于鳍片宽度差异导致的电场分布不均，其中最宽鳍片（>100nm）成为触发电流跃迁的关键节点。通过创新的介电涂层工艺，器件在高温高压环境下仍保持稳定性能，为极端工业应用场景提供了技术保障。该物理机制的阐明标志着GaN器件设计范式的重大革新。

在应用层面，SLCFET技术在W波段（75-110GHz）展现的优越性能，为拓展至6G预研的太赫兹频段（100GHz以上）奠定了技术基础。其可逆锁存特性与高温稳定性，有望满足未来6G基站、航空电子及自动驾驶系统对射频器件的严苛要求。

布里斯托大学物理学院Martin Kuball教授指出，这项突破不仅解开了GaN器件物理的长期谜题，更为高能效通信基础设施开辟了新路径。基于 GaN 的新架构将使通信和传输大量数据变得更加容易，从而推动远程诊断和手术、高级驾驶员辅助系统、虚拟教室等领域的 6G 发展。

目前研究团队正与全球产业伙伴推进该技术的商业化进程，目标通过规模化生产降低应用成本。此项研究由英国工程和自然科学研究委员会（EPSRC）资助，相关成果已发表于Nature Electronics期刊。

（文/集邦化合物半导体 niko 整理）

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