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14955G刚刚推出，肯定要数年才能成熟，现在为6G操心似乎有点奇怪。而有些工程师则表示，现在正是操心6G技术的好时机。加州大学圣塔芭芭拉分校的一个团队一直在开发一种设备，这种设备的关键作用是使未来的智能手机和其他联网设备所使用的天线有效地发射6G近太赫频率信号。该团队在最近发表于《IEEE电子器件快报》（IEEE Electron Device Letters）的两篇论文中报告了设备的关键部分，包括一个N极氮化镓高电子迁移晶体管（HEMT）。
到目前为止，测试均集中在94千兆赫频率。IEEE会士乌梅什•K. 米什拉（Umesh K. Mishra）领导着发表相关论文的加州大学圣芭芭拉分校团队，他说：“我们以令人震惊的系数打破了毫米波运行的纪录。在设备领域，如果能将设备性能提高20%，人们会很开心，而我们则提高了200%到300%。”
高电子迁移率晶体管（HEMT）是围绕两种能带隙不同的材料的接合点形成的。在这里，这两种材料分别是氮化镓（GaN）和氮化镓铝（AlGaN）。在这个异质结处，氮化镓的天然极性形成了一层过剩电荷聚集（一种二维电子气）。这种电荷的存在让设备能够以高频率运行，因为电子可以自由地快速移动而不会受到阻碍。
氮化镓HEMT已经成为5G功率放大器的竞争者。不过，要想有效地放大近太赫频率信号，标准氮化镓HEMT需要以特殊方式按比例缩小。就像具有逻辑栅极的硅晶体管一样，让HEMT的栅极靠近电流经过的通道（这里是电子气），可以让它控制电流的流动，从而使用较少的能量，让设备更高效。米什拉解释道，更具体地说，是要栅极长度与栅极到电子气的距离之比最大化。通常这都是通过减小栅极金属和设备其他部分之间的屏障来实现的，但是采取这种策略，只能做到这一步。最终会因材料太薄而无法阻止电流泄露，从而损害效率。
不过，米什拉说，他的团队找到了更好的方式，他们让氮化镓倒立过来了。
普通的氮化镓是镓极。如果由它的表面往下看，晶体的顶层始终是镓。加州大学圣塔芭芭拉分校的团队发现了一种制造氮极晶体的方法，可以使其顶层始终是氮。这看起来似乎仅有细微的不同，但是它意味着构成电荷层的结构（异质结）现在倒置了。
这样有很多好处。首先，源极和漏极通过能带隙较低的材料（一层纳米级别厚度的氮化镓）接触电子气，而不是能带隙较高的材料（氮化镓铝），这样可以降低电阻。第二，在设备接近其最低电流状态时，可以更好地约束电子气，因为下面的氮化镓铝层可以屏蔽散乱的电荷。
利用这两种特性制造的设备已经产生了破纪录的结果。米什拉说，94千兆赫时，一台设备在27%能效下的功率为8.8瓦/毫米，而类似的镓极设备在相同能效下的功率只有2瓦/毫米。
该团队计划，最终会在更高的140和230千兆赫频率测试其新设备。
作者：Samuel K. Moore
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