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如何使用石墨烯实现场效应管的详细资料说明

2072272 2020-10-14 | pdf | 0.12 MB | 次下载 | 1积分

资料介绍

　　场效应管（FET）是一种具有pn结的正向受控作用的有源器件，它是利用电场效应来控制输出电流的大小，其输入端pn一般工作于反偏状态或绝缘状态，输入电阻很高，栅极处于绝缘状态的场效应管，输入阻抗很大。目前广泛应用的是SiO2为绝缘层的绝缘栅场效应管，称为金属-氧化物-半导体场效应管，简称MOSFET。以功能类型划分，MOSFET分为增强型和耗尽型两种，其中耗尽型与增强型主要区别是在制造SiO2绝缘层中有大量的正离子，使在P型衬底的界面上感应出较多的负电荷，即在两个 N型区中间的P型硅内形成一层N型硅薄层而形成一个导电沟道，所以在VGS＝0时，有VDS作用时也有一定的ID（IDSS）；当 VGS有电压时（可以是正电压或负电压），改变感应的负电荷数量，从而改变ID的大小。VP为ID＝0时的-VGS，称为夹断电压。

　　MOSFET的特点是用栅极电压来控制漏极电流。随着微电子集成化的需要越来越高，FET器件的尺寸也越来越小，而普通 FET器件散热性受材料本身限制很难有进一步的提高，石墨烯由于其优良的热导率制作出的FET器件“完美”的解决该问题。自从场效应管发明以来，人们一直尝试将电场效应应用到金属材料上，制造金属基场效应管。利用金属制造晶体管不仅可以将尺度做小，而且可以降低功耗，并且使用频率高于传统半导体。但是由于金属屏蔽效应，电场在金属中的穿透深度小于 1nm，因此制造金属晶体管时需要使用原子级厚度的金属薄膜。但是由于热动力学原因，当金属薄膜达到纳米级别时不能稳定存在。另外，对于金属而言，电场效应诱导的载流子浓度一般不会超过 1013cm-2，比纳米尺度的金属薄膜中的本征载流子浓度低几个量级（近似可以忽略），通过电场效应很难实现调制载流子浓度，因此利用金属制造晶体管一直没有实现。