石墨烯納米晶體管研制取得進(jìn)展

石墨烯納米晶體管研制取得進(jìn)展

據(jù)瑞士聯(lián)邦材料研究所（EMPA）消息，該所與德國馬普學(xué)會(huì)高分子研究所、美國加州大學(xué)伯克利分校合作開展的納米晶體管研制取得重要進(jìn)展，使用石墨烯納米帶制成的核心結(jié)構(gòu)大幅度提升了納米晶體管的性能和成品率，為納米半導(dǎo)體器件進(jìn)入實(shí)用階段創(chuàng)造了條件。

石墨烯材料制成的石墨烯納米帶可展示優(yōu)良的半導(dǎo)體性能，但其半導(dǎo)體特性與石墨烯納米帶邊緣的碳原子排列密切相關(guān)，如邊緣的碳原子呈鋸齒狀狀排列，顯示出的是金屬導(dǎo)體的性能，如呈有規(guī)則的“扶手椅”狀排列，則顯示出半導(dǎo)體性能，因此對其制備技術(shù)的要求非常嚴(yán)格。

據(jù)介紹，科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新的方法，通過將預(yù)先制備的碳分子材料在高真空環(huán)境中氣化，如拼圖一般逐步沉積在黃金材料的基底上，形成寬度為1納米、長度為50納米的石墨烯納米帶。這種石墨烯納米結(jié)構(gòu)只能通過隧道掃描顯微鏡進(jìn)行觀察，它具有精確有序的原子排列結(jié)構(gòu)，寬度為9個(gè)碳原子，邊緣的碳原子呈整齊的“扶手椅”排列，因此具有足夠大而且非常精確的能量禁帶，展現(xiàn)優(yōu)良的半導(dǎo)體性能，在導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)通過的電流強(qiáng)度差別足夠大。

科研人員將獲得的石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)植入納米晶體管，并用氧化鉿材料替代氧化硅材料作為介電層，使納米晶體管內(nèi)部介電層厚度從50納米降低至1.5納米，使納米晶體管在導(dǎo)通狀態(tài)的導(dǎo)電性得到數(shù)量級的增長。同時(shí)石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)作為納米晶體管的核心在晶體管內(nèi)部的排列上也有創(chuàng)新，不再是在晶體管基板上沿橫豎方向布置，而是精確地沿晶體管的溝道排列，大大增加了納米晶體管的成品率

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