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中国科研人员首次成功制备出高速晶体管

2020-01-23

科技日报沈阳10月29日电 (记者郝晓明)记者从我国科学院金属研讨所沈阳资料科学国家研讨中心得悉,该中心先进炭资料研讨部科研人员初次制备出以肖特基结作为发射结的笔直结构晶体管“硅—石墨烯—锗晶体管”,成功将石墨烯基区晶体管的延迟时刻缩短了1000倍以上,并将其截止频率由兆赫兹(MHz)提高至吉赫兹(GHz)范畴,未来将有望在太赫兹(THz)范畴的高速器材中使用。该研讨成果近来在《天然·通讯》上在线宣布。

1947年,第一个双极结型晶体管(BJT)诞生于贝尔试验室,引领了人类社会进入信息技术的新时代。曩昔的几十年里,进步BJT的作业频率一直是人们不懈的寻求,异质结双极型晶体管(HBT)和热电子晶体管(HET)等高速器材相继被研讨报导。但是,当需求进一步进步频率时,这些器材便遭遇到瓶颈:HBT的截止频率终究被基区渡越时刻所约束,而HET则受限于无孔、低阻的超薄金属基区的制备难题。

近年来,石墨烯作为功能优异的二维资料备受重视,人们提出将石墨烯作为基区资料制备晶体管,其原子级厚度将消除基区渡越时刻的约束,一起其超高的载流子迁移率也有助于完成高质量的低阻基区。

“现在已报导的石墨烯基区晶体管遍及选用隧穿发射结,但是隧穿发射结的势垒高度严峻约束了该晶体管作为高速电子器材的发展前景。”该研讨团队负责人表明。他们经过半导体薄膜和石墨烯搬运工艺,初次制备出以肖特基结作为发射结的笔直结构的硅—石墨烯—锗晶体管。

该研讨人员表明,与已报导的隧穿发射结比较,硅—石墨烯肖特基结表现出现在最大的开态电流和最小的发射结电容,然后得到最短的发射结充电时刻,使器材总延迟时刻缩短了1000倍以上,器材的截止频率由约1.0MHz提高至1.2GHz。

据悉,我国科研人员一起对器材的各种物理现象进行了剖析,并根据试验数据建模发现了该器材具有作业于太赫兹范畴的潜力,这将极大提高石墨烯基区晶体管的功能,为未来终究完成超高速晶体管奠定了根底。

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