石(dàn)墨(mò)烯"打(dǎ)底" 我(wǒ)國(guó)科學(xué)家(jiā)制備出(chū)高(gāo)速晶體(tǐ)管(guǎn)

成(chéng)功将石(dàn)墨(mò)烯基区晶體(tǐ)管(guǎn)的(de)延遲时(shí)間(jiān)縮短(duǎn)了(le)1000倍以(yǐ)上(shàng)，並(bìng)将其(qí)截止頻率由(yóu)兆(zhào)赫茲（MHz）提(tí)升至(zhì)吉赫茲（GHz）領域，未来(lái)将有(yǒu)望在(zài)太赫茲（THz）領域的(de)高(gāo)速器件(jiàn)中應(yìng)用(yòng)。該研究成(chéng)果(guǒ)近(jìn)日(rì)在(zài)《自然·通(tòng)訊》上(shàng)在(zài)線(xiàn)發(fà)表(biǎo)。

1947年(nián)，第(dì)一(yī)个(gè)双(shuāng)极(jí)結型晶體(tǐ)管(guǎn)（BJT）誕生(shēng)于(yú)貝爾实验室(shì)，引領了(le)人(rén)類(lèi)社会(huì)進(jìn)入信(xìn)息技術(shù)的(de)新时(shí)代(dài)。过(guò)去(qù)的(de)幾(jǐ)十(shí)年(nián)里(lǐ)，提(tí)高(gāo)BJT的(de)工作(zuò)頻率一(yī)直(zhí)是(shì)人(rén)们不(bù)懈的(de)追求，异(yì)質(zhì)結双(shuāng)极(jí)型晶體(tǐ)管(guǎn)（HBT）和(hé)热(rè)電(diàn)子晶體(tǐ)管(guǎn)（HET）等高(gāo)速器件(jiàn)相继被研究報道(dào)。然而(ér)，當需要(yào)進(jìn)一(yī)步提(tí)高(gāo)頻率时(shí)，这(zhè)些(xiē)器件(jiàn)便遭(zāo)遇到(dào)瓶(píng)頸：HBT的(de)截止頻率最(zuì)終(zhōng)被基区渡越时(shí)間(jiān)所(suǒ)限制，而(ér)HET則受限于(yú)無孔、低(dī)阻的(de)超薄金属基区的(de)制備難題(tí)。

近(jìn)年(nián)来(lái)，石(dàn)墨(mò)烯作(zuò)为(wèi)性(xìng)能(néng)優异(yì)的(de)二(èr)維材料備受關(guān)注，人(rén)们提(tí)出(chū)将石(dàn)墨(mò)烯作(zuò)为(wèi)基区材料制備晶體(tǐ)管(guǎn)，其(qí)原子級厚度(dù)将消除基区渡越时(shí)間(jiān)的(de)限制，同(tóng)时(shí)其(qí)超高(gāo)的(de)载(zài)流子遷移率也有(yǒu)助于(yú)实現(xiàn)高(gāo)質(zhì)量的(de)低(dī)阻基区。

“目前已報道(dào)的(de)石(dàn)墨(mò)烯基区晶體(tǐ)管(guǎn)普遍(biàn)采用(yòng)隧穿發(fà)射結，然而(ér)隧穿發(fà)射結的(de)勢壘高(gāo)度(dù)嚴重(zhòng)限制了(le)該晶體(tǐ)管(guǎn)作(zuò)为(wèi)高(gāo)速電(diàn)子器件(jiàn)的(de)發(fà)展(zhǎn)前景。”該研究团(tuán)隊負責人(rén)表(biǎo)示。他(tā)们通(tòng)过(guò)半導體(tǐ)薄膜和(hé)石(dàn)墨(mò)烯轉(zhuǎn)移工藝，首次(cì)制備出(chū)以(yǐ)肖特(tè)基結作(zuò)为(wèi)發(fà)射結的(de)垂直(zhí)結構的(de)矽—石(dàn)墨(mò)烯—鍺晶體(tǐ)管(guǎn)。

該研究人(rén)員表(biǎo)示，與(yǔ)已報道(dào)的(de)隧穿發(fà)射結相比，矽—石(dàn)墨(mò)烯肖特(tè)基結表(biǎo)現(xiàn)出(chū)目前最(zuì)大(dà)的(de)開(kāi)态電(diàn)流和(hé)最(zuì)小的(de)發(fà)射結電(diàn)容，從而(ér)得到(dào)最(zuì)短(duǎn)的(de)發(fà)射結充電(diàn)时(shí)間(jiān)，使器件(jiàn)總(zǒng)延遲时(shí)間(jiān)縮短(duǎn)了(le)1000倍以(yǐ)上(shàng)，器件(jiàn)的(de)截止頻率由(yóu)约1.0MHz提(tí)升至(zhì)1.2GHz。

據(jù)悉，我(wǒ)國(guó)科研人(rén)員同(tóng)时(shí)对(duì)器件(jiàn)的(de)各(gè)種(zhǒng)物理(lǐ)現(xiàn)象(xiàng)進(jìn)行了(le)分(fēn)析，並(bìng)基于(yú)实验數據(jù)建模發(fà)現(xiàn)了(le)該器件(jiàn)具有(yǒu)工作(zuò)于(yú)太赫茲領域的(de)潛力，这(zhè)将极(jí)大(dà)提(tí)升石(dàn)墨(mò)烯基区晶體(tǐ)管(guǎn)的(de)性(xìng)能(néng)，为(wèi)未来(lái)最(zuì)終(zhōng)实現(xiàn)超高(gāo)速晶體(tǐ)管(guǎn)奠定(dìng)了(le)基礎。