石墨烯的石墨烯的制备方法_ 石墨烯“打底”我国科学家制备出高速晶体管

记者从中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心了解到，该中心先进碳材料研究部的科学家首次制作了以肖特基结为发射极结的垂直结构晶体管“硅-石墨烯-锗晶体管”，将石墨烯基极晶体管的延迟时间缩短了1000倍以上， 成功将其截止频率从兆赫( MHz )升级到千兆赫( GHz )区，并预期将其应用于未来太赫( THz )区中的高速装置。

这项研究成果最近在《自然通讯》网上发表。

1947年，第一个双极晶体管( BJT )出生于贝尔实验室，将人类社会带入了信息技术的新时代。 在过去的几十年中，不断追求提高BJT的工作频率，相继研究异质结双极晶体管( HBT )和热电子晶体管( HET )等高速器件。 然而，如果需要进一步增加频率，则HBT的截止频率最终受到基极区域中的过渡时间的限制，而HET受到制造无孔的低电阻极薄金属基极区域的问题的限制。

近年来，石墨烯作为性能优异的二维材料受到关注，提出将石墨烯作为基极区域材料来制作晶体管，其原子水平的厚度消除了基极区域的晶体管时间的限制，并且其超高的载流子迁移率也有助于实现高品质的低电阻基极区域。

“现在报告的石墨烯基极晶体管采用隧道发射结，但隧道发射结的势垒高度极大地限制了该晶体管作为高速电子器件的发展前景”，该研究小组的负责人说。 他们通过半导体薄膜和石墨烯的传输工艺，首次制备了以肖特基结为发射极结的垂直结构硅―石墨烯―锗晶体管。

根据该研究人员，与所报告的隧道结相比，硅石墨烯的肖特基结显示了当前最大导通电流和最小发射极结电容，获得了最短的发射极结充电时间，将设备的总延迟时间减少了1000倍以上，将设备的截止频率从约1.0MHz减少到1.2GHz

我国科学研究人员同时分析了器件的各种物理现象，在实验数据建模的基础上发现了该器件可能在太赫兹领域工作，大大提高了石墨烯基极晶体管的性能，为未来超高速晶体管的实现奠定了基础。