欧界报道:

中国的技术又向前迈进了一步。

中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心先进炭材料研究部科研人员首次制备出以肖特基结作为发射结的垂直结构晶体管“硅-石墨烯-锗晶体管”,成功将石墨烯基区晶体管的延迟时间缩短到不到原来的千分之一,并将其截止频率由兆赫兹提升至吉赫兹领域。相关的研究成果也是已经刊登在了国际学术期刊《自然通讯》上。

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这一研究工作提升了石墨烯基区晶体管的性能,未来将有望在太赫兹领域的高速器件中应用,为最终实现超高速晶体管奠定了基础。

众所周知,第一个双极结型晶体管诞生于美国的贝尔实验室,这引领了人类社会进入信息技术的新篇章。而在过去的很长一段时间内,学术界都在为提高双极结型晶体管的工作效率而努力,也成为了科学家们的不断追求。

异质结双极型晶体管和热电子晶体管等高速器件相继被研究报道,这些器件还需要进一步的提高效率,但是却遇到了很多的困难。异质结双极型晶体管的截止频率,最终被基区渡越时间所限制,而热电子晶体管的发展,则受限于无孔、低阻的超薄金属基区的制备难题。

而石墨烯作为一个最近几年新型的材料,性能优异,收到了行业的广泛关注,基于石墨烯也进行了很多的研究。不少科学家还提出将石墨烯作为基区材料制备晶体管,其原子级厚度将消除基区渡越时间的限制,同时其超高的载流子迁移率也有助于实现高质量的低阻基区。

现在所报道的石墨烯晶体管,都是用的隧穿发射结,然而隧穿发射结的势垒高度,严重限制了该晶体管作为高速电子器件的发展前景。

现如今的科研成果正是对这一限制的打破。采用半导体薄膜和石墨烯转移工艺,中国的科学界们首次制备出了硅-石墨烯-锗晶体管。

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和现在的隧穿发射结相比,硅-石墨烯肖特基结表现出目前最大的开态电流和最小的发射结电容,从而得到最短的发射结充电时间,使器件总延迟时间缩短了1000倍以上,可将器件的截止频率由约1.0兆赫兹提升至1.2吉赫兹。

另外,该器件具备工作于太赫兹领域的潜力,以后还将会在晶体管的研制方面发挥更重要的意义。要知道,现在中国的晶体管技术已经领先于世界了,而新型的技术将会带来的则是不可估计的技术升级。