了解石墨烯晶體管嗎?石墨烯數(shù)字、射頻晶體管為何物?

石墨烯晶體管將是下述內(nèi)容的主要介紹對象，通過這篇文章，小編希望大家可以對石墨烯晶體管、石墨烯數(shù)字晶體管、石墨烯射頻晶體管的相關(guān)情況以及信息有所認(rèn)識和了解，詳細(xì)內(nèi)容如下。

一、石墨烯晶體管

石墨烯晶體管是2010年諾貝爾物理學(xué)獎的得主，也正是因為這樣，石墨烯引起了人們的關(guān)注。 2004年，英國曼徹斯特大學(xué)的Andre Heim教授和Konstantin Novoselov教授使用了一種非常簡單的方法從石墨片中剝離石墨烯。因此，他們倆都被授予了2010年諾貝爾物理學(xué)獎。

那么，什么是石墨烯呢?其實，石墨烯是二維晶體。 碳原子排列成六邊形并相互連接以形成碳分子，石墨烯的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。 隨著連接的碳原子數(shù)的增加，石墨烯的二維碳分子平面不斷擴(kuò)大，并且分子不斷增大。單層石墨烯的厚度只有一個碳原子，相當(dāng)于頭發(fā)厚度的20萬分之一。 1毫米厚的石墨中有近150萬層石墨烯。石墨烯是已知的最薄的材料，并且具有極高的比表面積、超導(dǎo)電性和強(qiáng)度。

針對石墨烯的優(yōu)點、特性，科學(xué)家們認(rèn)為，石墨烯可廣泛用于建筑、輕型裝甲、消費品和電子產(chǎn)品等領(lǐng)域?？墒牵覀儾⑽丛诤芏嘣O(shè)備中看到石墨烯的身影。那么，這又是什么原因造成的?這是因為石墨烯是難以制造的材料。 盡管只是碳原子，但是很難將碳原子以相當(dāng)大的比例排列在二維六邊形晶格中，只需要存在一個缺陷就會弄亂整個結(jié)構(gòu)，最終致使材料的性能被大大降低。

石墨烯的質(zhì)量和數(shù)量取決于石墨烯的制備方法。其實，石墨烯的制備方法在目前已經(jīng)有很多種了，在這里面，最重要的兩個方法無疑就是透明膠帶法和化學(xué)氣相沉積法。這兩個方法的優(yōu)點在于，能夠通過最簡單、優(yōu)質(zhì)的方法從石墨中提取石墨烯?？梢哉f，從鉛筆的筆尖當(dāng)中，我們都能夠提取出所需要的石墨烯。

二、石墨烯數(shù)字晶體管

電子幾乎沒有通過石墨烯的阻力，并且?guī)缀醪粫a(chǎn)生熱量。石墨烯具有高的載流子遷移率和熱導(dǎo)率，并且有望成為數(shù)字邏輯晶體管中硅的替代材料。石墨烯數(shù)字晶體管的最基本要求是具有足夠的電流開關(guān)比并實現(xiàn)互補(bǔ)邏輯。然而，大面積石墨烯是零帶隙材料，并且使用該材料作為溝道的晶體管難以截止，并且電流通斷比也非常小。此外，為了實現(xiàn)理論上的零靜態(tài)功耗，必須實現(xiàn)由下拉n型石墨烯晶體管和上拉p型石墨烯晶體管組成的石墨烯互補(bǔ)數(shù)字邏輯。然而，由于石墨烯的非常穩(wěn)定的性質(zhì)，很難用n型和p型摻雜它。因此，對石墨烯數(shù)字晶體管的研究主要集中在兩個方面：一是如何產(chǎn)生帶隙以實現(xiàn)高開關(guān)比;二是如何產(chǎn)生能隙以實現(xiàn)高開關(guān)比。第二個是如何摻雜石墨烯以構(gòu)建互補(bǔ)邏輯。

三、石墨烯射頻晶體管

在射頻電路領(lǐng)域，石墨烯晶體管已被設(shè)計并應(yīng)用于具有射頻概念的電路中，例如電子倍頻器，相移鍵控調(diào)制器和混頻器。石墨烯晶體管用于射頻電路，其需要高頻工作特性，即高載流子遷移率，低接觸電阻和訪問電阻。同時，最好具有電流飽和特性，因為僅在晶體管的飽和區(qū)域內(nèi)，本征增益會相對較大。石墨烯射頻晶體管主要利用石墨烯的高遷移率和低電阻的特性。從理論上講，它可以實現(xiàn)高截止頻率和良好的飽和特性。目前，它主要受到過大的接觸電阻和未被柵極覆蓋的訪問電阻的影響。

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