石墨（mò）烯“打底” 我科（kē）學家製（zhì）備出高速晶體管

石墨烯“打底” 我（wǒ）科學家（jiā）製備出高速（sù）晶體管

近日，中國科學院金屬研究所沈陽材（cái）料科（kē）學國家研究（jiū）中心先進炭材料研究部科研人員首次製備（bèi）出以肖特基結作為發射結的（de）垂直結構晶（jīng）體管“矽—石墨（mò）烯—鍺晶體管”，成功將石墨烯基區晶體管（guǎn）的延遲時間縮短了1000倍（bèi）以（yǐ）上，並將其截止頻率由兆赫茲（MHz）提升至吉（jí）赫茲（GHz）領域（yù），未來將有（yǒu）望在太赫茲（THz）領（lǐng）域的高速（sù）器件中應用。該研究成果近日在《自然·通訊》上在線發表。



　　1947年，第一個雙極結型晶體管（BJT）誕生於貝爾實驗室，引領了人類社會進入信（xìn）息（xī）技術的新時代。過去的幾十年裏，提高BJT的工作頻率一直是人們不懈的追求，異質結雙極型晶體管（HBT）和熱電子晶體管（HET）等高速器件相繼被研究報道。然而，當需（xū）要進一步提高頻率時，這些器件便遭遇到（dào）瓶頸：HBT的截止頻率最終被基區渡越時間所限（xiàn）製，而HET則受限於無孔、低阻的超薄金屬基區的（de）製備難題（tí）。



　　近年來，石墨烯作為（wéi）性能優異（yì）的二維材料備受關注，人們提出將石（shí）墨烯作為基區材料製備晶體管，其原子級厚度將消除基區渡越時（shí）間的限製，同（tóng）時其超（chāo）高的載流子（zǐ）遷移率也有助（zhù）於實現高質量的低阻基區（qū）。



　　“目前已報（bào）道的石墨烯基區晶體（tǐ）管（guǎn）普遍采用隧穿發射（shè）結，然而隧穿發射結的勢壘高度嚴重（chóng）限製了該晶體管作為高速（sù）電子器件（jiàn）的發（fā）展前景（jǐng）。”該研究團（tuán）隊負責人表示。他們通過半導體薄膜和石墨烯轉移工藝，首次製備出以肖特基結作為發（fā）射結的垂直結構的矽（guī）—石墨烯—鍺晶體管。



　　該研究（jiū）人員表示，與已報道的隧穿發（fā）射結相比，矽—石墨烯肖（xiāo）特基結表現出目前最大的開態電流和最（zuì）小的發（fā）射結電容，從而得到（dào）最（zuì）短的發射結充電（diàn）時（shí）間，使器件總延遲時間縮短了1000倍（bèi）以上，器件（jiàn）的截止頻率由約1.0MHz提升至1.2GHz。



　　據悉，我國（guó）科研人員同時對器件的各種物理現象進行（háng）了分析，並基於實驗數據建模發現了該器件具（jù）有工作於太赫茲（zī）領域的潛力，這將（jiāng）極大提升石墨（mò）烯基區晶體管的性能，為未來最終實現超高速晶體管奠定了基礎。