近日，中国科学家在《自然·通讯》（Nature Communications）上在线发表了题为“垂直结构的硅-石墨烯-锗晶体管”（A vertical silicon-graphene-germanium transistor）的研究论文，这意味柘中国科学家首次制成了高速晶体管。

1945年秋天，贝尔实验室成立了以肖克莱为首的半导体研究小组，成员有布拉顿、巴丁等人。他们经过一系列的实验和观察，逐步认识到半导体中电流放大效应产生的原因。在1950年，第一只“PN结型晶体管”问世，今天的晶体管，大部分仍是这种PN结型晶体管。

PN结型晶体管的出现，开辟了电子器件的新纪元，引起了一场电子技术的革命。

1958 年，来自德州仪器（不是山东德州哈）的杰克·基尔比灵光一闪，能否利用单独一片硅做出完整的电路，如此可把电路缩到极小。当时基尔比的想法遭到了所有同样的笑话。幸好，德州仪器的老板觉得基尔比的想法好像有实践价值，就支持他的想法。

而石墨烯是一种二维晶体，由碳原子按照六边形进行排布，相互连接，形成一个碳分子，其结构非常稳定；随着所连接的碳原子数量不断增多，这个二维的碳分子平面不断扩大，分子也不断变大。

单层石墨烯只有一个碳原子的厚度，即0.335纳米，相当于一根头发的20万分之一的厚度，1毫米厚的石墨中将将近有150万层左右的石墨烯。

硅-石墨烯发射结性能。a. 发射结IV曲线。 b. 漏电流和温度的依赖关系。c. 与隧穿发射结的开态电流的对比。 d. 与隧穿发射结的共基极截止频率的对比。

通过使用掺杂较重的锗衬底（0.1 Ω cm），可实现共基极增益接近于1且功率增益大于1的晶体管。

考虑石墨烯量子电容效应时晶体管的能带示意图。a. 无偏压。b. 发射结正偏。c. 集电结反偏。相关物理现象及应用研究介绍详见论文补充材料。

可以说，这一研究工作提升了石墨烯基区晶体管的性能，未来将有望在太赫兹领域的高速器件中应用，为最终实现超高速晶体管奠定了基础。

不过，这仅仅是第一步，未来还有许多工作要做，但是既然取得了第一步的突破，我们就有希望将终结硅晶片时代的机会抓在自己手里，总而引领下一次半导体革命。