石墨片場效電晶體遷移率狂飆
- 上線日期：2009/7/17 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
位於加州的HRL實驗室在五月下旬的IEEE Electron Device Letters上宣布，在兩吋的碳化矽(SiC)晶圓上以石墨片(graphene)製造出超高效能的電晶體元件，這是石墨片電晶體第一次登場，才不過數日，該實驗室又聲稱在射頻石墨片電晶體的研發上有了重大進展。
HRL的資深科學家Jeong-Sun Moon表示，新元件的場效遷移率約在6000 cm2/Vs上下，比目前最先進的n-MOSFET要快上六到八倍，且其導通/漏電流的比值(Ion/Ioff)高達19，相形之下，第一代射頻場效電晶體的場效遷移率僅有200 cm2/Vs，且Ion/Ioff值只有約3到4之間。
2008年底發表的第一顆電晶體的電流增益截止頻率為4.4 GHz。這項由美國國防先進研究計畫署(DARPA)資助、由HRL實驗室以及美國海軍研究實驗室所執行的工作，目的是要將石墨片應用在高頻寬通訊、造影及雷達系統。
在製作最初的元件時，該團隊在攝氏1600度的高溫及10-4mbar的低壓下，藉由蒸發SiC晶體中的矽，在2吋晶圓上產生單一層的石墨片，不過大部分區域還會有第二層石墨片覆蓋上。研究人員接著採用標準的光阻製程以及反應式氧離子蝕刻來製作電晶體，然後以鈦鉑金的非合金組合來製作源極與汲極接點。該團隊利用原子層沉積法來形成20 nm厚的氧化鋁閘極介電質，但也指出此舉可能會造成介面累積電荷而限制了元件效能。
由於某些初始的限制因素已經被排除，Jeong-Sun Moon有信心該項技術將能達到DARPA在碳電子射頻應用(CERA)所設下的第一階段目標，也就是高達10,000 cm2/Vs的霍爾遷移率。詳見IEEE Electron Device Lett. 30, 650-652 (2009)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/39365
譯者:劉家銘(成功大學物理系)
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