研发报告详细内容

石墨烯纳米晶体管研制取得进展

      材料来源:科技部

据瑞士联邦材料研究所(EMPA)消息,该所与德国马普学会高分子研究所、美国加州大学伯克利分校合作开展的纳米晶体管研制取得重要进展,使用石墨烯纳米带制成的核心结构大幅度提升了纳米晶体管的性能和成品率,为纳米半导体器件进入实用阶段创造了条件。

石墨烯材料制成的石墨烯纳米带可展示优良的半导体性能,但其半导体特性与石墨烯纳米带边缘的碳原子排列密切相关,如边缘的碳原子呈锯齿状状排列,显示出的是金属导体的性能,如呈有规则的“扶手椅”状排列,则显示出半导体性能,因此对其制备技术的要求非常严格。

据介绍,科研团队开发出一种新的方法,通过将预先制备的碳分子材料在高真空环境中气化,如拼图一般逐步沉积在黄金材料的基底上,形成宽度为1纳米、长度为50纳米的石墨烯纳米带。这种石墨烯纳米结构只能通过隧道扫描显微镜进行观察,它具有精确有序的原子排列结构,宽度为9个碳原子,边缘的碳原子呈整齐的“扶手椅”排列,因此具有足够大而且非常精确的能量禁带,展现优良的半导体性能,在导通状态和截止状态通过的电流强度差别足够大。

科研人员将获得的石墨烯纳米带结构植入纳米晶体管,并用氧化铪材料替代氧化硅材料作为介电层,使纳米晶体管内部介电层厚度从50纳米降低至1.5纳米,使纳米晶体管在导通状态的导电性得到数量级的增长。同时石墨烯纳米带结构作为纳米晶体管的核心在晶体管内部的排列上也有创新,不再是在晶体管基板上沿横竖方向布置,而是精确地沿晶体管的沟道排列,大大增加了纳米晶体管的成品率。 


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