研究背景：

随着 5G/6G 通信、物联网和可穿戴电子的快速发展，柔性射频器件亟需同时具备机械柔性与高频响应能力，但二者长期难以兼得。传统硅和 III–V 半导体虽具备优异的高频性能，却受限于刚性衬底与高温工艺；而有机半导体和部分二维材料虽然具有很好的柔性，却因载流子迁移率低和寄生效应显著，其工作频率多停留在MHz-GHz量级，难以达到10 GHz水平。如何在大面积柔性衬底上采用低温工艺实现 GHz 乃至百 GHz 级射频二极管器件，成为柔性电子领域亟待突破的关键问题。

文章概述：

北京大学王胜课题组与丁力课题组联合报道了一种基于高纯度半导体碳纳米管（CNT）网络膜的柔性肖特基二极管（CNT-FSBD）。该器件在聚酰亚胺（PI）柔性基底上，采用低温兼容工艺制备，在零偏压条件下同时实现了高电流响应度6A/W、百 GHz 级本征截止频率以及工作频率超过 10 GHz 的整流电路，显著突破了柔性二极管的速度瓶颈。

图文导读：

图1.柔性 CNT 肖特基二极管的结构设计与形貌。a. 高纯度半导体 CNT 网络薄膜的扫描电子显微镜图像，显示出均匀、连续的碳纳米管网络。b. 器件三维结构示意图，采用指叉型电极与 G-S-G 的结构，兼顾直流与高频测试需求；c. PI 基底上制备完成的柔性 CNT 二极管实物图。d. Pd-CNT 欧姆接触与 Ti-CNT 肖特基接触形成机理示意。该结构在保证柔性的同时，有效降低了串联电阻与寄生电容，是实现高频响应的关键

图2 柔性 CNT 二极管的直流电学与非线性特性。a. 不同沟道宽度器件的电学特性，呈现出明显的整流行为。b. 不同沟道宽度的器件开态电流。c. 零偏压附近实现高达 6 A/W 的电流响应度。d. 与硅基 CNT 二极管及其他柔性肖特基二极管的性能对比

图3.器件的本征截止频率表征。a, b. 0 V 偏压下的 S 参数与Smith圆图（100 MHz – 40 GHz）。c. 通过 Z 参数实部与虚部交点提取本征截止频率。 d. 与多种刚性/柔性肖特基二极管的非本征截止频率对比。其中，沟道宽度 200 μm 的器件实现了153 GHz的本征截止频率，在柔性二极管中处于领先水平

图4.柔性整流电路中的性能特征。a. 射频整流电路示意。b. 不同频率下输出电压随输入功率变化关系。c. GHz 频段内的频率响应特性。d. 与IGZO、MoS₂、石墨烯等柔性整流器件的对比。器件在−25 dBm的超低输入功率下仍可产生稳定直流输出，电路级截止频率超过10 GHz，显示出优异的实际应用潜力

总结与展望：

团队在柔性聚酰亚胺基底上构建了基于半导体碳纳米管的高性能肖特基二极管，通过器件结构和性能优化，在零偏压条件下同时实现了高电流响应度6A/W与153 GHz的本征截止频率。在保持机械柔性的同时，该器件构建的整流电路可以实现超过10 GHz的非本征截止频率，其整体性能已可媲美部分刚性半导体射频器件。相关结果为柔性射频电子器件、无线能量采集及下一代可穿戴通信系统提供了关键器件基础，也凸显了碳纳米管材料在后摩尔时代高频柔性电子中的独特物理优势。

论文信息：

High-Speed Flexible Schottky Diodes Based on Carbon Nanotubes

Yan Li, Haoyu Zhang, Xinyi Zheng, Weifeng Wu, Xiaowei He, Li Ding*, Sheng Wang*

Advanced Electronic Materials

DOI:10.1002/aelm.202500736

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aelm.202500736

期刊简介：

Advanced Electronic Materials重点发表物理：应用、材料科学：综合、纳米科技相关方向的文章。该期刊是一个跨学科论坛，在材料科学，物理学，电子和磁性材料工程领域进行同行评审，高质量，高影响力的研究。除了基础研究外，它还包括电子和磁性材料、自旋电子学、电子学、器件物理学和工程学、微纳机电系统和有机电子学的物理和物理性质的研究。