石墨烯“打底” 我科学家制备出高速晶体管

2020-01-01

科技日报沈阳10月29日电(记者郝晓明)记者从中国科学院金属研究所沈阳质料科学国度研究中心获悉,该中心先进炭质料研究部科研人员首次制备出以肖特基结作为发射结的垂直布局晶体管“硅—石墨烯—锗晶体管”,乐成将石墨烯基区晶体管的延迟时间缩短了1000倍以上,并将其截至频率由兆赫兹(MHz)晋升至吉赫兹(GHz)规模,将来将有望在太赫兹(THz)规模的高速器件中应用。该研究成就克日在《自然·通讯》上在线颁发。

1947年,第一个双极结型晶体管(BJT)降生于贝尔尝试室,引领了人类社会进入信息技能的新时代。已往的几十年里,提高BJT的事情频率一直是人们不懈的追求,异质结双极型晶体管(HBT)和热电子晶体管(HET)等高速器件相继被研究报道。然而,当需要进一步提高频率时,这些器件便遭碰着瓶颈:HBT的截至频率最终被基区渡越时间所限制,而HET则受限于无孔、低阻的超薄金属基区的制备困难。

连年来,石墨烯作为机能优异的二维质料备受存眷,人们提出将石墨烯作为基区质料制备晶体管,其原子级厚度将消除基区渡越时间的限制,同时其超高的载流子迁移率也有助于实现高质量的低阻基区。

“今朝已报道的石墨烯基区晶体管普遍回收隧穿发射结,然而隧穿发射结的势垒高度严重限制了该晶体管作为高速电子器件的成长前景。”该研究团队认真人暗示。他们通过半导体薄膜和石墨烯转移工艺,首次制备出以肖特基结作为发射结的垂直布局的硅—石墨烯—锗晶体管。

该研究人员暗示,与已报道的隧穿发射结对比,,硅—石墨烯肖特基结表示出今朝最大的开态电流和最小的发射结电容,从而获得最短的发射结充电时间,使器件总延迟时间缩短了1000倍以上,器件的截至频率由约1.0MHz晋升至1.2GHz。

据悉,我国科研人员同时对器件的各类物理现象举办了阐明,并基于尝试数据建模发明白该器件具有事情于太赫兹规模的潜力,这将极大晋升石墨烯基区晶体管的机能,为将来最终实现超高速晶体管奠基了基本。

[ 责编:张梦凡 ]