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半导体材料 |
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IBM开发出石墨烯晶体管，截止频率为100GHz |
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| http://cn.newmaker.com
2/9/2010 9:49:00 PM
日经BP社
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美国IBM开发出了截止频率为100GHz的石墨烯FET（场效应晶体管）。该公司在2010年2月5日的学术杂志《Science》上发表了论文。该产品的截止频率比采用Si技术、栅极长度相同的MOSFET的最大值还要大2.5倍，“预计还会进一步提高”（IBM）。该公司称，制造技术也能够在近未来达到实用水平。
石墨烯是一种将碳原子连接成6角形网眼状的片状材料。由于迁移率非常高等而备受关注，各半导体厂商一直在研究该产品在晶体管等方面的应用可行性。
IBM在1450℃环境下在2英寸SiC晶圆上形成了1～2层的石墨烯。然后，在其上方依次形成源电极、漏电极、由聚羟基苯乙烯构成的层、由HfO2构成的10nm厚绝缘层以及栅极，最终制成顶栅(Top Gate)型FET。
此次的石墨烯FET的最大特点是截止频率高。IBM此前制作过几款栅极长度不同的试制品。其中栅极长度最短仅240nm的石墨烯FET的截止频率为100GHz。栅极长度为550nm的产品的截止频率为53GHz。“估计这些性能通过改进晶体管的设计会进一步提高”（IBM）。
不过，一般情况下，石墨烯并不是半导体。即石墨烯没有带隙（Band Gap）。因此，此次制作的石墨烯FET的开关比也非常小。对此IBM解释说，“无法用于逻辑电路，只限用于需求高频率动作的模拟电路用途”。
另外，IBM还进行了为石墨烯“开辟带隙”的研究。该公司于2010年1月21日在“nanoletters”杂志上发表论文称，成功为石墨烯开辟了100m～200meV的带隙。利用基于1枚石墨烯薄片的晶体管，电流的导通/截止比在常温下为100～2000。现已证实，利用基于2枚石墨烯薄片的晶体管，电流的导通/截止比在常温下可达到20000。
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