2026 年 6 月 8 日，中国科学院金属研究所联合多家科研单位宣布，在高频垂直二维基区晶体管领域取得里程碑式突破，成功研发出国际首款实现射频测试功能的硅 – 石墨烯 – 锗势垒晶体管（Si-Graphene-Ge Barristor），相关成果发表于《自然・通讯》，为 6G 传感系统、太赫兹通信等超高速信号处理场景提供了全新核心器件方案。

当前，5G 向 6G 演进过程中，太赫兹频段（0.1–10 THz）的超大带宽成为高速通信与高精度传感的核心支撑，但传统晶体管受基区渡越时间、超薄基区制备难题限制，难以满足太赫兹频段超高速、高增益的性能需求。二维材料（如石墨烯）具备原子级厚度、超高载流子迁移率与表面无悬挂键等特性，被视为突破传统器件高频瓶颈的关键候选材料。

此次研发的硅 – 石墨烯 – 锗势垒晶体管，创新采用垂直异质结构设计：在锗衬底上通过化学气相沉积制备晶圆级单晶单层石墨烯，再将单晶硅膜精准堆叠于石墨烯之上，构筑高质量硅 – 石墨烯 – 锗垂直异质结构。该结构利用石墨烯与硅、锗界面形成的不对称肖特基势垒，结合石墨烯量子电容效应调控功函数，实现电流高效放大。

性能测试数据显示，该晶体管核心指标创下多项国际纪录：共射极电流增益高达1.8×10⁷，为目前已报道晶体管最高水平；本征截止频率（fT）达132 GHz，超越此前所有垂直二维基区晶体管的高频性能上限。器件建模与仿真进一步表明，通过结构优化，其工作频率有望拓展至太赫兹频段，可满足 6G 传感系统对100 GHz 以上超高速信号处理的需求。

相较于传统高频晶体管，该器件具备三大核心优势：一是高频性能卓越，垂直结构规避光刻精度限制，电流垂直输运大幅缩短载流子渡越时间，实现吉赫兹至亚太赫兹频段工作；二是增益能力超强，不对称势垒设计实现超高电流增益，显著提升信号放大效率；三是工艺兼容性强，基于硅、锗主流半导体材料与石墨烯二维材料异质集成，可适配现有半导体制造工艺，降低产业化成本。

作为 6G 技术的核心支撑，太赫兹传感与通信系统需同时满足超高速、大带宽、低延迟需求。此次突破的高频垂直二维基区晶体管，可直接应用于 6G 传感系统的射频前端、高速信号处理器、太赫兹收发器等核心模块，助力实现 6G 网络 “万物智联、空天地一体化” 的愿景。此外，该技术还可拓展至高速数据中心、卫星通信、高精度雷达等领域，推动我国在下一代高频电子器件领域形成自主可控的技术体系。

科研团队负责人表示，后续将聚焦器件规模化制备、热稳定性优化与系统集成测试，加快推动该技术从实验室走向产业化，为我国 6G 技术领跑、高频电子产业升级提供核心器件保障。