5、二维材料在射频无线通信与物联网中的应用

二维材料在射频无线通信与物联网中的应用

1. 二维材料晶体管的性能

二维材料基器件展现出了出色的射频性能。例如，石墨烯晶体管报道的截止频率约为 1.4 THz，但其固有增益约为 10 dB，最大振荡频率约为 50 GHz。而对于 MoS₂ - FETs，先前的模拟结果显示其固有增益高于 20 dB，亚 5 纳米沟道的 MoS₂ 固有截止频率接近太赫兹。这表明基于二维过渡金属二硫属化物（TMD）的场效应晶体管（FETs）在实现高于 1 THz 的射频性能方面具有巨大潜力。通过优化材料几何形状和选择，以及采用有效的器件设计策略，即使存在实际的寄生值，也能实现这样的工作频率。

材料	截止频率	固有增益	最大振荡频率
石墨烯晶体管	约 1.4 THz	约 10 dB	约 50 GHz
MoS₂ - FETs	接近太赫兹（亚 5 纳米沟道）	高于 20 dB	/

2. 基于二维晶体管的频率混频器和信号调制器

2.1 石墨烯场效应晶体管（GFET）的特性

由于石墨烯的狄拉克锥色散特性，通过扫描直流偏置电压，GFET 的主要载流子可以从电