NTT,世界最高速のトランジスタを開発

日本電信電話(NTT)は,世界で最も高速な800GHzを超える電流利得遮断周波数を有するトランジスタの開発に成功した(ニュースリリース)。

同社ではこれまでトランジスタの高周波化により,利活用できる周波数帯域を拡張してきたが,トランジスタのスイッチング速度の指標となる電流利得遮断周波数(fT)は700GHz台で飽和傾向にあり,将来の通信大容量化やTHz帯のアプリケーションを実現する上での潜在的な課題となっていた。

今回,独自のInP系化合物半導体の結晶成長技術及びHBT製造技術を発展させ,厚さ約10nmの半導体結晶層内に電子を加速する構造を組み込むとともに,幅50nmの電極構造を形成することで,世界で最も高速となる800GHzを超える電流利得遮断周波数を有するトランジスタの実証に成功した。

今回同社は,独自の原材料制御法を用いた有機金属化学気相堆積法により,エミッタにインジウムガリウムリン(InGaP),ベースにインジウムガリウム砒素アンチモン(InGaAsSb),コレクタにInPを用いた高品質なHBT構造を結晶成長することで,電流利得,耐圧といったトランジスタの主要な特性を損なうことなく世界最高の高速性能を実現した。

また,一般にトランジスタの高速化に向けては,電子走行時間と寄生容量を削減することが重要となる。コレクタの走行時間を減らすためにはコレクタの薄層化が効果的だが,逆に寄生容量が増大することから,高速化に大きな制限があった。

今回,寄生容量の要因となるベース電極幅を従来の約200nmから50nmへ高精度に微細化する製造技術を新たに構築し、ベース電極面積を約70%低減することに成功した。これにより,コレクタを従来よりも薄層化しても,寄生容量を増加させることなく電子走行時間を短縮することが可能となり,HBTにおいて従来の限界を超える高速化を実現した。

このトランジスタを集積化することにより,THz帯(>300GHz)で動作可能な超高速な集積回路の実現が見込まれ,マルチTb/s級の光伝送やTHz帯を利用した大容量無線通信といった情報通信システムの高度化だけでなく,THz帯の周波数特性を生かした高精度なセンシングやイメージング等も期待されるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 東北大、三次元バルクメタマテリアルによるテラヘルツレンズを開発 

    東北大学の研究グループは、シリコン微粒子を樹脂中に分散させた三次元バルクメタマテリアルを用いて、レンズの形状を変えることなく焦点距離が制御できるテラヘルツレンズを開発した(ニュースリリース)。 テラヘルツ波は電波と光の中…

    2026.03.23
  • 東北大など、量子ドット1個で室温単一電子トランジスタを実現

    2年前に半導体コロイド量子ドット1個を用いた単一電子トランジスタ(SET)を作製した東北大学と東北工業大学は、従来困難だった単一量子ドットの電気伝導の詳細な評価に成功するとともに、室温でのSET動作を初めて実現した(ニュ…

    2026.01.08
  • 2026年以降の半導体成長を支える技術基盤とは

    生成AIの急速な普及や、様々なモノの電動化の進展を背景に、半導体市場は2026年以降も中長期的な成長軌道を描くと見込まれている。先端ロジック半導体では、AI処理能力のさらなる高度化に向けて微細化競争が続く一方、電力インフ…

    2026.01.05
  • 東北大ら,テラヘルツで量子物質の巨大分極を誘発

    東北大学,東京科学大学,岡山大学は,電子強誘電体と呼ばれる量子物質の一種にテラヘルツ波を照射することで,バルク強誘電体としては過去最大の極めて大きな分極の変化を示すことを発見した(ニュースリリース)。 強誘電体はメモリや…

    2025.09.12
  • 東大ら,分子半導体でキャリア特異的輸送異方性実証

    東京大学,横浜国立大学,産業技術総合研究所,東京理科大学は,独自に開発した単一のアンバイポーラ(両極性)分子半導体において,正の電荷を持つ正孔と負の電荷を持つ電子がそれぞれ全く異なる方向に流れやすい性質(キャリア特異的輸…

    2025.09.11

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア