北京时间01月21日消息，中国触摸屏网讯，在通道层采用石墨烯的高速晶体管开发方面最积极的企业之一是美国IBM公司。该公司曾于2008年开发出了第一个石墨烯晶体管，并在2010年12月的国际学会“IEDM 2010”上发布了栅长240nm、截止频率为230GHz的石墨烯FET等，在相关研发活动中一直位于领先地位。
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不过，最近有不少竞争对手正在奋起直追IBM。比如韩国三星尖端技术研究所（Samsung Advanced Institute of Technology，SAIT）。SAIT在IEDM 2010上发布了截止频率为202GHz（栅长为180nm），直逼IBM公司的石墨烯FET。另外，日本产业技术综合研究所、富士通研究所、NTT物性科学基础研究所和美国波音公司（Boing）与美国通用公司的共同研究机构美国休斯研究所（HRL Laboratories, LLC）等众多研究机构和企业也都纷纷加入了开发竞争的行列。
2年时间性能提高10倍
实际上，目前最快的石墨烯晶体管既不是出自IBM公司、也不是出自三星公司，而是美国加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles，简称UCLA）制作的晶体管。UCLA曾于IEDM 2010之前的2010年9月在学术杂志《Nature》上发表了截止频率为300GHz（栅长为144nm）的石墨烯FET。300GHz的截止频率可以与采用GaAs和InP等化合物半导体的晶体管相匹敌。
不过，UCLA的石墨烯FET所采用的元件构造和材料略显独特，例如栅电极材料采用以Al2O3涂覆的Co2Si纳米线。
无论是哪个公司进行开发，惹人注目的是开发速度都非常快。比如，IBM公司栅长150nm、截止频率为26GHz的石墨烯FET是在2008年12月的IEDM上发布的。从那时起还不到两年时间，截止频率就提高了10倍左右。如果继续这样发展下去，到2011年中期采用化合物半导体的晶体管的最快截止频率可能会超过600GHz，到2011年12月，截止频率可能会提高到1THz。
以THz频率工作的晶体管连接电和光
各公司为何纷纷致力于利用石墨烯的高速晶体管开发呢？其原因之一在于如果开发出以THz频率工作的晶体管，就能够使迄今在技术方面有很大不同的电子和光子、也就是电和光的控制技术实现无缝连接。
最近，NEC等开发出了通过名为太赫兹波的波长为0.1mm左右的电磁波制作图像传感器等的技术。虽然在这种情况下电磁波频率为3THz，但目前还未开发出能够以该频率工作的晶体管，因此大多应用于“光学方面”，准确地说就是红外线收发技术方面。不过，由于作为受光元件使用的辐射热测量计 (Bolometer)的响应时间长达10μs，因此不能应用于“太赫兹波通信”用途。
要充分利用太赫兹波所具有的潜力和信息量，就需要能像手机电子电路一样在THz频率下工作的光收发元件、控制电路和信号处理电路。反之，如果能够实现这个条件，超过毫米波通信的几十G～几百Gbit/秒的超高速通信便成为可能。
积极进行这一方面开发的研究机构之一是美国国防部高级研究计划局（DARPA）。DARPA在名为“Carbon Electronics for RF Applications（CERA）”的项目中，提出了到2013年实现以500GHz频率工作的石墨烯FET的实用化的目标。要使工作频率达到 500GHz，一般情况下截止频率需要达到其3倍、也就是1.5THz，不过从迄今石墨烯FET呈现出的高速发展态势来看，实现可能性非常大。
应用于光学元件非常容易？
除高速晶体管外，石墨烯作为光学方面的技术也具有很大的应用前景。具体来说，如果活性层材料采用石墨烯，包括紫外线、可见光、红外线和太赫兹波在内带宽非常大的波长的激光振荡便越来越可能。虽然此处主要探讨的是作为光学方面技术的应用，不过也有研究人员断言“虽然在石墨烯晶体管用途方面还存在一些课题，但作为光学元件来说几乎不存在什么课题”（日本东北大学电气通信研究所尾辻泰一教授）。
在这一领域目前也有非常多的研究机构在积极推进开发。其中日本东北大学、英国剑桥大学和新加坡南洋理工大学(Nanyang Technological University)等目前在研发方面处于领先地位。
除晶体管之外，如果发光元件等也能用石墨烯制作，材料本身就无需再使用高价化合物半导体，同时还可大幅降低整个元件的成本。
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