1樓：宮非
2019-05-11
石墨烯與矽烯都是二維材料，以前認為二維材料無法穩定存在，自從 Geim 成功從石墨中分離出來石墨烯後，因其具有超高導熱係數及電子遷移率，所以被寄望用來取代常用的半導體矽材料。不過，只有石墨烯薄膜適合用來製備高效能電子元器件，粉體的結構是無法勝任的。石墨烯薄膜的製備方法包括微機械剝離法、外延生長、化學氣相沉積（CVD）和氧化還原法等，其中以CVD 法比較適合微電子產業用途，但受限於良率及產速制約，離工業化的距離還很遠。
IBM 2010 年就發表了 1,000GHz 的石墨烯電晶體。
石墨烯電晶體結構分為「源極，source」、「漏極，drain」、「柵極，gate」、柵極絕緣層和石墨烯導電溝道。其中，石墨烯導電溝道的尺寸可以從幾奈米到幾百奈米不等，也就是石墨烯電晶體的尺寸可以縮小到幾奈米大小。同時，由於石墨烯的超高電子遷移率特性，這使得石墨烯電晶體的響應速度大大提高，遠遠甩開現在使用的電晶體幾條街。
High-speed graphene transistors with a self-aligned nanowire gate.
石墨烯電晶體的加工，首先通過電子束光刻工藝設計圖形轉換到石墨烯薄膜上，然後利用氧等離子體刻蝕工藝對石墨烯薄膜進行刻蝕，以保留石墨烯導電溝道。石墨烯導電溝道是石墨烯電晶體的重要部份，其效能的好壞直接決定了石墨烯電晶體的效能。現在對於石墨烯薄膜的加工方法越來越多，但最終目的在追求石墨烯的損傷程度最小化，這樣就可以有效地保留石墨烯的優異效能。
我們已經做出了工業級石墨烯電晶體。
完成了石墨烯的刻蝕後，再來就是製作石墨烯電晶體的源極、漏極、柵極、柵極氧化層，主要是運用「電子束蒸鍍，electron beam evaporation」或者「磁控濺射，magnetron sputtering」等現有工藝，而柵極絕緣層一般選擇「原子層沉積，atomic layer deposition,
ALD」工藝。源極、漏極、柵極金屬一般選擇Cr／Au，因為Cr 可以與石墨烯做很好的結合，而Au 的導電性非常好。對於頂柵結構的石墨烯電晶體，首先需要在石墨烯導電溝道上沉積一層氧化鋁作為柵介質層。
最後要說的是，石墨烯電晶體的加工技術尚未成熟，暫時還無法大規模生產，我們也只是用半導體裝置完成了石墨烯場效電晶體的小試而已。分類：
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