單原子層石墨烯因其在電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)方面的優(yōu)異性能,自2004年被發(fā)現(xiàn)以來,便一直備受各領(lǐng)域科研工作者的青睞。其中,采用石墨烯作為場(chǎng)效應(yīng)管的溝道材料是其最具前景的應(yīng)用之一。但是,器件的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)會(huì)影響甚至改變石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管（GFET）的性能。本文以自氧化鋁為介質(zhì),提出了多種簡(jiǎn)單的制備方法,并制備了多種新型結(jié)構(gòu)GFET,研究了器件的結(jié)構(gòu)和介質(zhì)對(duì)GFET特性的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下:一、沉積介質(zhì)是制備石墨烯場(chǎng)效應(yīng)管必要的工藝步驟。利用鋁自氧化形成絕緣層的特性,可省去鋁埋柵GFET制備過程中沉積柵介質(zhì)工藝步驟,簡(jiǎn)化鋁埋柵GFET的制備工藝。另外,利用鋁埋柵自氧化特性可以獲得薄層?xùn)沤橘|(zhì),本文制備了具有高柵電容（875nF/cm²）的鋁埋柵自氧化介質(zhì)GFET。并實(shí)現(xiàn)了基于單個(gè)鋁埋柵自氧化介質(zhì)GFET的高轉(zhuǎn)換增益的倍頻器。二、采用常規(guī)方法制備的GFET,柵與源、漏電極之間均存在著較大的未被柵極調(diào)制（un-gated）的連接區(qū)域（L_A）,由L_A引起的兩個(gè)連接電阻（R_A）是限制GFET性能的關(guān)鍵因素之一,其存... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

石墨烯碳原子排列示意圖

電學(xué)方面，石墨烯有著非常高地載流子遷移率，在剝離和懸空石墨烯中獲得的遷移率超過 1x106cm2/V·s[3]。因此，用石墨烯做為 FET 的溝道材料，是石墨烯在微電子領(lǐng)域中很有前景的應(yīng)用之一。π 鍵電子可以在整個(gè)石墨烯平面自由移動(dòng)，因而石墨烯有非常好導(dǎo)電性能。鍵電子對(duì)石墨烯的電學(xué)性能起著關(guān)鍵性的作用，對(duì)石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)起決定性的作用。具有較低能量的 π 鍵電子構(gòu)成價(jià)帶，具有較高能量的反 π*鍵的電子形成導(dǎo)帶。本征或未摻雜的石墨烯的價(jià)帶全滿而導(dǎo)帶全空，石墨烯的禁帶為零，石墨烯也被稱為半金屬。石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示[4]，錐形導(dǎo)帶和價(jià)帶通過一個(gè)被稱為狄拉克（Dirac）的點(diǎn)相接觸。費(fèi)米能級(jí)位于這些錐體的接觸點(diǎn)處。費(fèi)米能級(jí)可以通過電場(chǎng)來調(diào)節(jié)，使得石墨烯根據(jù)所施加的電場(chǎng)的極性而變?yōu)?n 或 p 摻雜。雙極性場(chǎng)效應(yīng)特性是石墨烯的重要特性之一。非共價(jià)的 π 電子，可以被用于與粘附在石墨烯上的原子或分子成鍵[5]。石墨烯也可以通過吸附如水、氨等在其表面上而被摻雜。

（a） （b） （c）圖 1-4 L. Liao、R. Cheng 和 Y. Wu 的自對(duì)準(zhǔn) GFET 的頻率特性測(cè)試結(jié)果[34-36]。（a）L. Liao 的截止頻率 300GHz GFET 的測(cè)試結(jié)果；（b）R. Cheng 的截止頻率427GHz GFET 的測(cè)試結(jié)果；（c）Y. Wu 的最大振蕩頻率 200GHz GFET 的測(cè)試結(jié)果（a） （b）圖 1-5 接收機(jī)的電路原理圖和芯片照片[37]。（a）電路原理圖；（b）芯片照片

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備及其特性研究[D]. 馮婷婷.清華大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3615119