可撓式石墨烯電晶體狂飆記錄
- 上線日期：2013/2/8 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國研究人員製造出先進的可撓式石墨烯場效電晶體(graphene field-effect transistor, GFET)，其電流密度、功率及轉換增益皆打破目前的記錄，而且展現幾近對稱的電子與電洞傳輸行為。該電晶體為目前最強韌的可彎曲石墨烯元件，浸到液體中也不會有任何損壞。
石墨烯是具有蜂巢狀晶格的平面碳材，具有許多獨特的電子與機械性質，譬如超高載子遷移率，因而能應用在超快電晶體中作為內連線(interconnect)及高遷移率通道材料。石墨烯可吸收大範圍的電磁頻譜，從可見光到中紅外線波段，並且具高度透明性。此外，石墨烯雖然極為強韌，卻又具有可撓性。
最近，德州大學奧斯汀(Austin)分校的Deji Akinwande和Rodney Ruoff等人製造出可撓式石墨烯電晶體，具有破紀錄的電路效能、最大的機械彎曲程度以及最高的截止頻率(約2.23 GHz)。他們利用一般微電子業的微影製程，將電晶體製作在塑膠基板上的圖案化介電質上。他們採用多指型金屬閘電極嵌在塑膠板內的新式結構，而所需的石墨烯是以化學氣相沉積法長成。
這項創新的技術能將石墨烯輕易整合製作在預製有金屬閘極的塑膠基板上。元件內電荷載子能以極高速傳輸，裝置可承受高達9%的機械應變，並且可連續彎折20次以上而不受損，這也是可撓式石墨烯電晶體的新紀錄。此外，由於石墨烯表面以氮化矽鈍化，塑膠基板本身亦為鈍性，該元件也具抗液體性──不小心掉進牛奶、咖啡或茶水也無傷。
此元件適合用來製作先進智慧電子用品，其效能可望超越今日矽材料科技產品，同時具有價格低、質輕及環保的優勢。可能的產品包含智慧手機、智慧顯示器、智慧布料以及智慧牆等。該團隊目前正嘗試藉此石墨烯電晶體打造可撓式無線電和行動手機系統，並且計畫探究裝置的熱管理機制，因散熱問題對高速/大電流密度電晶體能否穩定運作十分重要。詳見Appl. Phys. Lett. 101, 252109 (2012)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/51777
譯者:翁任賢(成功大學物理系)
責任編輯:蔡雅芝
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