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极高速石墨烯晶体管达到了新的速度
材料来源:半导体科技           录入时间:2011-6-30 11:16:31

极高速石墨烯晶体管达到了新的速度标度

IBM的研究人员宣称他们已经在石墨烯晶体管的研究中达到了一个新标度,即实现了100 GHz的截止频率(每秒1000亿个周期),这是迄今为止所有石墨烯器件所能达到的最高频率。

石墨烯是具有一个碳原子六角形排列结构的单原子层,拥有独特的、非常吸引人的电学、光学、力学和热学性能。IBM 科学与技术研究部门的副主管T.C.Chen介绍道:“石墨烯最为主要优势是在于它对电子具有快速传输能力。科学家希望能将其应用于极高速晶体管中。(2008年的12月,IBM所实现的上一标度是26 GHz 的截止频率。

DARPA支持的碳电子射频应用(CERA)计划是发展下一代通信器件努力的一个组成部分,其最近的工作成果是获得了圆片级的石墨烯外延生长,并能与先进的硅器件生产工艺技术相兼容。通过对SiC衬底的热分解,合成制作了均匀的、高质量的石墨烯圆片。石墨烯晶体管本身具有一个顶部金属栅的结构和一个新型的栅介质叠层结构,先用旋转喷涂法制成的10nm厚度的聚羟基苯乙烯聚合物薄层,然后再采用ALD进行氧化层的沉积;高介电常数介质层可获得195nF/cm2的电容值。栅长度一般为240nmIBM指出,因为石墨烯晶体管在进行等比例缩小和优化上存在着很大的发展空间(栅长的目标值为50nm),可以使用较厚的金属叠层或者采用多叉指的栅图形设计来进一步降低栅电阻,将能进一步提高其截止频率的最大值,相关结果将发表在25号出版的《Science》杂志上。

IBM还指出,该石墨烯晶体管的频率性能已经超越了具有相同栅长的硅晶体管(约40 GHz)。另外,如石墨烯是由天然石墨材料制成时,这二者具有相似的材料特性,这表明了采用不同源材料制作而成的石墨烯将具有不同的性能(200812月的工作则是使用了由天然石墨经萃取而得到的石墨烯薄片)。


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