石墨烯晶体管取得重大进展 - 青岛晨阳石墨公司

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石墨烯晶体管取得重大进展

[发布日期:2013-04-08 17:00:09 浏览量:841 文章来源:青岛晨阳石墨有限公司

       英国曼彻斯特大学的研究人员成功研制了尺寸最小的晶体管,其厚度为1个原子,截面为10个原子。这一重大进展已经发表在最新一期的《科学》杂志上,并且打破了该小组去年创造的截面100nm的石墨烯晶体管世界纪录。石墨烯由碳原子以错综复杂的方式连接而成,即便只有一个原子层的厚度也可保持很多性能——其中最重要的是电导率。
  石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬;作为单质,它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯开发者之一的曼切斯特大学诺沃谢洛夫博士指出,石墨烯是研究领域的“金矿”,在很长一段时间内,研究人员将会陆续“开采”出新的研究成果。
  石墨 烯晶体管的结构
  IBM的研究人员展示了一种由石墨烯材料制作而成的场效应晶体管(FET),其截止频率可达100吉赫兹(GHz),这是迄今为止运行速度最快的射频石墨烯晶体管。这一成就是美国国防部高级研究计划局“碳电子射频应用项目”取得的重大进展,为研发下一代通信设备铺平了道路。
  该石墨烯晶体管使用了一种金属顶栅结构,及一种含有聚合物和高介电常数氧化物的新型栅极绝缘体堆栈。栅极长度适中,为240纳米,为将来通过缩减栅极长度以进一步优化性能留下了足够的空间。IBM将石墨烯晶体管植入矽-碳晶圆上,然後涂上绝缘层以防止晶体管短路。
  石墨烯晶体管的发展史
  在2011年2月份刚刚出版的《科学》杂志上,IBM的研究人员展示了一种由石墨烯材料制作而成的场效应晶体管(FET),其截止频率可达100吉赫兹(GHz),这是迄今为止运行速度最快的射频石墨烯晶体管。这一成就是美国国防部高级研究计划局“碳电子射频应用项目”取得的重大进展,为研发下一代通信设备铺平了道路。
  研究人员通过使用与现行的先进硅器件制造技术相兼容的加工技术制成了圆晶规模、外延生长的石墨烯,从而达成了此一高频纪录。
  IBM硏究中心院士及纳米科学与技术部的经理PhaedonAvouris表示:“我们目前为止测量到的最快石墨烯晶体管其运行频率在栅极长度达到150纳米的时候可以达到空前的26GHz。因为峰値频率随着栅极长度的减小而增加,我们相信通过进一步减小栅极长度到50纳米以内,石墨烯晶体管的频率有望突破太赫兹。”
  IBM硏究团队下一个目标是改善栅极介电材料,以实现工作在太赫兹频率范围的射频电路。