铝自氧化介质新型石墨烯场效应管制备及可关断特性研究

发布时间：2022-02-08 13:06

　　单原子层石墨烯因其在电学、力学、热学和光学方面的优异性能,自2004年被发现以来,便一直备受各领域科研工作者的青睐。其中,采用石墨烯作为场效应管的沟道材料是其最具前景的应用之一。但是,器件的结构和介质会影响甚至改变石墨烯场效应管（GFET）的性能。本文以自氧化铝为介质,提出了多种简单的制备方法,并制备了多种新型结构GFET,研究了器件的结构和介质对GFET特性的影响。主要研究内容如下:一、沉积介质是制备石墨烯场效应管必要的工艺步骤。利用铝自氧化形成绝缘层的特性,可省去铝埋栅GFET制备过程中沉积栅介质工艺步骤,简化铝埋栅GFET的制备工艺。另外,利用铝埋栅自氧化特性可以获得薄层栅介质,本文制备了具有高栅电容（875nF/cm²）的铝埋栅自氧化介质GFET。并实现了基于单个铝埋栅自氧化介质GFET的高转换增益的倍频器。二、采用常规方法制备的GFET,栅与源、漏电极之间均存在着较大的未被栅极调制（un-gated）的连接区域（L_A）,由L_A引起的两个连接电阻（R_A）是限制GFET性能的关键因素之一,其存... 

【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

石墨烯碳原子排列示意图

电学方面，石墨烯有着非常高地载流子迁移率，在剥离和悬空石墨烯中获得的迁移率超过 1x106cm2/V·s[3]。因此，用石墨烯做为 FET 的沟道材料，是石墨烯在微电子领域中很有前景的应用之一。π 键电子可以在整个石墨烯平面自由移动，因而石墨烯有非常好导电性能。键电子对石墨烯的电学性能起着关键性的作用，对石墨烯的能带结构起决定性的作用。具有较低能量的 π 键电子构成价带，具有较高能量的反 π*键的电子形成导带。本征或未掺杂的石墨烯的价带全满而导带全空，石墨烯的禁带为零，石墨烯也被称为半金属。石墨烯的能带结构如图 1-2 所示[4]，锥形导带和价带通过一个被称为狄拉克（Dirac）的点相接触。费米能级位于这些锥体的接触点处。费米能级可以通过电场来调节，使得石墨烯根据所施加的电场的极性而变为 n 或 p 掺杂。双极性场效应特性是石墨烯的重要特性之一。非共价的 π 电子，可以被用于与粘附在石墨烯上的原子或分子成键[5]。石墨烯也可以通过吸附如水、氨等在其表面上而被掺杂。

（a） （b） （c）图 1-4 L. Liao、R. Cheng 和 Y. Wu 的自对准 GFET 的频率特性测试结果[34-36]。（a）L. Liao 的截止频率 300GHz GFET 的测试结果；（b）R. Cheng 的截止频率427GHz GFET 的测试结果；（c）Y. Wu 的最大振荡频率 200GHz GFET 的测试结果（a） （b）图 1-5 接收机的电路原理图和芯片照片[37]。（a）电路原理图；（b）芯片照片

【参考文献】：
博士论文
[1]石墨烯场效应晶体管的制备及其特性研究[D]. 冯婷婷.清华大学 2014



本文编号：3615119