中國(guó)粉體網(wǎng)訊 美國(guó)麻省理工學(xué)院科研人員最近展示了一款由單一石墨烯晶體管打造的倍頻器。麻省理工學(xué)院科研人員表示，通過(guò)采用石墨烯晶體管可以利用相對(duì)簡(jiǎn)單的架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的新型電路。
石墨烯晶體管的電子遷移率和空穴遷移率相等。因此石墨烯晶體管即可以像硅晶體管一樣傳送電子也可以像 GaAs晶體管一樣傳送空穴，從而使得石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管即可以用作N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管也可以用作P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
“我們所研發(fā)的新器件采用了專(zhuān)利'雙極傳送'石墨烯，”麻省理工學(xué)院教授Tomas Palacios表示。 “若采用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料，通常必須從兩個(gè)不同的載流子中選擇：電子“負(fù)極性粒子”或空穴“陽(yáng)極性粒子”。
“因石墨烯材料能夠?qū)崿F(xiàn)雙極傳送，你根本不需要考慮載流子的問(wèn)題----若采用石墨烯材料，你只需要改變加在石墨層上的電壓就可以得到電子或空穴 ”。 “我們所研發(fā)的倍頻器通過(guò)利用石墨烯材料的這一屬性將輸入信號(hào)的頻率提高了兩倍”。
該倍頻器由一個(gè)石墨晶體管和一個(gè)電阻器組成。 “傳統(tǒng)倍頻器要用到一個(gè)過(guò)濾器來(lái)過(guò)濾雜波以得到所需要的輸出信號(hào)，而該倍頻器要比傳統(tǒng)電路簡(jiǎn)單很多”， Palacios表示。 “并且其工作頻率將比傳統(tǒng)器件高出很多�！�
該倍頻器的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)配置有上拉電阻的單一共源石墨烯晶體管。主要區(qū)別在于石墨烯晶體管的偏置電壓。與僅傳送電子的硅晶體管和僅傳送空穴的砷化鎵晶體管不同，石墨烯晶體管的柵極是允許電子通過(guò)還是允許空穴通過(guò)取決于輸入信號(hào)是正還是負(fù)。
Palacios指出，“不論載流子是電子還是空穴，電流總是以同一個(gè)方向流經(jīng)上拉電阻，從而實(shí)現(xiàn)倍頻” 。
為了實(shí)現(xiàn)倍頻，當(dāng)交流輸入信號(hào)由零變成正時(shí)，會(huì)有一個(gè)電子型電流流經(jīng)漏極；當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)時(shí)，則產(chǎn)生空穴型電流。在上述兩種情況下，輸出電壓最初始時(shí)為零，然后隨著AC輸入電壓的變化在峰值和最低點(diǎn)之間變化，從而將信號(hào)頻率提升了一倍。
理論論證演示尚有待進(jìn)一步優(yōu)化以用于高頻率的應(yīng)用，但研究人員稱(chēng)，石墨烯晶體管的高電子遷移率是硅晶體管的100倍以上----應(yīng)該可以將倍頻器的級(jí)聯(lián)經(jīng)將輸出信號(hào)放大兩倍，應(yīng)用頻率范圍也許可以達(dá)到太赫茲。
石墨烯由單晶格碳原子組成，其電子遷移率比硅和砷化鎵都要高，但是石墨烯片更難制作。美國(guó)麻省理工學(xué)院研究人員正在不斷研制專(zhuān)利石墨烯片，但到目前為止僅展出了小片。他們的目標(biāo)是研制出完整的石墨烯晶圓。
“為了將其商業(yè)化，需要有足夠大的石墨烯晶圓來(lái)架構(gòu)這些器件，”P(pán)alacios表示，“我們最近已在這一領(lǐng)域取得了一定進(jìn)展，通過(guò)利用硅襯底采用化學(xué)氣相沉積法（將碳化硅襯底在真空條件下加熱至1000多度，除去硅而余下的碳通過(guò)自組形式形成單層石墨膜）可得到大面積石墨薄片。
據(jù)Palacios估計(jì)，可能需要兩年時(shí)間才能推出針對(duì)以石墨烯為基礎(chǔ)的電路的晶圓制程。
石墨烯晶體管的電子遷移率和空穴遷移率相等。因此石墨烯晶體管即可以像硅晶體管一樣傳送電子也可以像 GaAs晶體管一樣傳送空穴，從而使得石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管即可以用作N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管也可以用作P型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
“我們所研發(fā)的新器件采用了專(zhuān)利'雙極傳送'石墨烯，”麻省理工學(xué)院教授Tomas Palacios表示。 “若采用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料，通常必須從兩個(gè)不同的載流子中選擇：電子“負(fù)極性粒子”或空穴“陽(yáng)極性粒子”。
“因石墨烯材料能夠?qū)崿F(xiàn)雙極傳送，你根本不需要考慮載流子的問(wèn)題----若采用石墨烯材料，你只需要改變加在石墨層上的電壓就可以得到電子或空穴 ”。 “我們所研發(fā)的倍頻器通過(guò)利用石墨烯材料的這一屬性將輸入信號(hào)的頻率提高了兩倍”。
該倍頻器由一個(gè)石墨晶體管和一個(gè)電阻器組成。 “傳統(tǒng)倍頻器要用到一個(gè)過(guò)濾器來(lái)過(guò)濾雜波以得到所需要的輸出信號(hào)，而該倍頻器要比傳統(tǒng)電路簡(jiǎn)單很多”， Palacios表示。 “并且其工作頻率將比傳統(tǒng)器件高出很多�！�
該倍頻器的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)配置有上拉電阻的單一共源石墨烯晶體管。主要區(qū)別在于石墨烯晶體管的偏置電壓。與僅傳送電子的硅晶體管和僅傳送空穴的砷化鎵晶體管不同，石墨烯晶體管的柵極是允許電子通過(guò)還是允許空穴通過(guò)取決于輸入信號(hào)是正還是負(fù)。
Palacios指出，“不論載流子是電子還是空穴，電流總是以同一個(gè)方向流經(jīng)上拉電阻，從而實(shí)現(xiàn)倍頻” 。
為了實(shí)現(xiàn)倍頻，當(dāng)交流輸入信號(hào)由零變成正時(shí)，會(huì)有一個(gè)電子型電流流經(jīng)漏極；當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)時(shí)，則產(chǎn)生空穴型電流。在上述兩種情況下，輸出電壓最初始時(shí)為零，然后隨著AC輸入電壓的變化在峰值和最低點(diǎn)之間變化，從而將信號(hào)頻率提升了一倍。
理論論證演示尚有待進(jìn)一步優(yōu)化以用于高頻率的應(yīng)用，但研究人員稱(chēng)，石墨烯晶體管的高電子遷移率是硅晶體管的100倍以上----應(yīng)該可以將倍頻器的級(jí)聯(lián)經(jīng)將輸出信號(hào)放大兩倍，應(yīng)用頻率范圍也許可以達(dá)到太赫茲。
石墨烯由單晶格碳原子組成，其電子遷移率比硅和砷化鎵都要高，但是石墨烯片更難制作。美國(guó)麻省理工學(xué)院研究人員正在不斷研制專(zhuān)利石墨烯片，但到目前為止僅展出了小片。他們的目標(biāo)是研制出完整的石墨烯晶圓。
“為了將其商業(yè)化，需要有足夠大的石墨烯晶圓來(lái)架構(gòu)這些器件，”P(pán)alacios表示，“我們最近已在這一領(lǐng)域取得了一定進(jìn)展，通過(guò)利用硅襯底采用化學(xué)氣相沉積法（將碳化硅襯底在真空條件下加熱至1000多度，除去硅而余下的碳通過(guò)自組形式形成單層石墨膜）可得到大面積石墨薄片。
據(jù)Palacios估計(jì)，可能需要兩年時(shí)間才能推出針對(duì)以石墨烯為基礎(chǔ)的電路的晶圓制程。
