“像塑料薄膜般柔韧却耐高温”……高性能6G通信器件问世

UNIST Kim Myeong-su·檀国大学 Kim Minju 团队开发耐高温高分子柔性射频开关

可在120℃以上高温下工作并具备无机射频开关级通信性能，刊登于《Adv. Funct. Mater.》

一种像塑料薄膜一样轻薄柔软、同时又能承受高温的下一代高性能通信半导体开关已经被开发出来。

这一技术有望应用于可穿戴设备和自动驾驶汽车等必须承受高温热量和持续弯折冲击等严苛环境的领域，使其也能实现稳定的5G·6G通信，因而备受关注。

UNIST电气电子工程系Kim Myungsoo教授团队与檀国大学Kim Minju教授团队合作，开发出了高性能柔性射频（RF）开关，并于8日对外公布。

射频开关是用于阻断信号干扰并高效分配电力的通信元件。目前商业化的射频开关以坚硬、在弯折时易产生裂纹的无机材料为基础。正因为只能将射频开关布置在设备不可折叠的部位，虽然可以制造出“折叠屏手机”，却难以打造能够完全卷起来或直接穿戴的级别的通信设备。

本次研究团队开发的射频开关虽然以像塑料薄膜一样轻薄柔软的高分子为基础，但却具有出色的耐热性，并具备可与无机射频开关相媲美的通信性能。一般有机高分子射频器件虽然具有柔性优势，却易在高温下熔化，且通信性能逊于无机射频器件，尤其在5G·6G频段通信性能下降尤为严重。

在实际实验中，该射频开关在128.7℃的高温环境下，仍表现出可保证数据维持10年以上的稳定性。在通信性能验证实验中，包括5G和6G通信的主要频段——毫米波（mmWave）频段在内，该器件可以在最高5.38太赫兹（THz）范围内稳定实现信号的传输与阻断。“5.38太赫兹”是目前高分子基开关所能处理的频率范围中最宽的区间，属于现有有机高分子开关中顶尖水平的性能。

此外，即便反复弯折超过3600次，也未出现性能下降，正常工作，证明了其卓越的柔性。

研究团队利用一种名为“pV3D3”的特殊高分子材料成功开发出上述射频开关。名为“pV3D3”的这种材料具有三维网状结构，因此耐热性很强。研究人员将该材料层叠在比头发丝更细的金箔之间，制成了射频开关。

当施加电压时，从金箔中逸出的离子发生迁移，形成电流通路；当电压方向改变时，这一通路被切断，电流被阻断，即以这种方式工作。这是一种无需机械式开合即可实现电流通断的忆阻器工作方式。

此次研究由UNIST的Park Sungmun、Pyo Changwoo研究员和檀国大学的Yoo Jiho研究员作为共同第一作者参与。研究团队表示：“本研究同时克服了现有电子器件在热稳定性和高频性能方面的局限，意义重大。”

Kim Myungsoo教授表示：“本研究打破了‘柔性器件不耐热且性能较差’的偏见”，“今后有望广泛应用于必须在高温或弯折环境中运行的下一代可穿戴通信设备、物联网（IoT）传感器以及自动驾驶车辆的通信系统等领域”。

这一研究成果在韩国研究财团个人基础研究（新进研究）项目和信息通信企划评价院（Information and Communications Technology Planning and Evaluation Institute，IITP）的“区域智能化创新人才培养项目”的资助下完成，并于上月12日发表在材料科学领域世界权威期刊《Advanced Functional Materials》（《先进功能材料》，影响因子：19.0）上。