石墨烯“备份”我们的科学家制造的高速晶体管

记者从中国科学院金属研究所沈阳国家材料科学研究中心了解到，该中心高级碳材料研究部门的研究人员首次制备了一种以肖特基结为发射极结的垂直结构晶体管“硅-石墨烯-锗晶体管”，成功地将石墨烯基晶体管的延迟时间缩短了1000多倍，截止频率从兆赫提高到千兆赫，有望应用于太赫兹(THz)领域的高速器件。研究结果最近在网上公布于《自然·通讯》。

1947年，第一个双极结型晶体管(BJT)诞生在贝尔实验室，引领人类社会进入信息技术的新时代。在过去的几十年里，人们一直在努力提高BJT的工作频率。诸如异质结双极晶体管(HBT)和热离子晶体管(热离子晶体管)的高速器件已经相继被报道。然而，当频率需要进一步增加时，这些器件将遇到瓶颈:HBT的截止频率最终受到基极传输时间的限制，而HET受到制造无孔、低电阻超薄金属基极的困难问题的限制。

近年来，石墨烯作为一种性能优异的二维材料备受关注。已经提出使用石墨烯作为基础材料来制备晶体管。其原子厚度将消除基区渡越时间的限制，其超高载流子迁移率也有利于实现高质量的低电阻基区。

到目前为止，隧穿发射极结广泛应用于石墨烯基晶体管中。然而，隧穿发射极结的势垒高度严重限制了晶体管作为高速电子器件的发展前景。”研究小组的负责人说。通过半导体薄膜和石墨烯转移过程，他们首次制备了以肖特基结为发射结的垂直结构硅-石墨烯-锗晶体管。

研究人员表示，与报道的隧穿发射极结相比，硅-石墨烯肖特基结表现出最大的导通状态电流和最小的发射极结电容，从而获得最短的发射极结充电时间，将器件的总延迟时间缩短1000倍以上，并将器件的截止频率从1.0兆赫左右提高到1.2兆赫，

据报道，中国研究人员同时分析了器件的各种物理现象， 基于实验数据建模发现，该器件具有在太赫兹领域工作的潜力，将大大提高石墨烯基晶体管的性能，为未来超高速晶体管的最终实现奠定基础。