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如何使用石墨烯實現場效應管的詳細資料說明

2072272 2020-10-14 | pdf | 0.12 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

　　場效應管（FET）是一種具有pn結的正向受控作用的有源器件，它是利用電場效應來控制輸出電流的大小，其輸入端pn一般工作于反偏狀態或絕緣狀態，輸入電阻很高，柵極處于絕緣狀態的場效應管，輸入阻抗很大。目前廣泛應用的是SiO2為絕緣層的絕緣柵場效應管，稱為金屬-氧化物-半導體場效應管，簡稱MOSFET。以功能類型劃分，MOSFET分為增強型和耗盡型兩種，其中耗盡型與增強型主要區別是在制造SiO2絕緣層中有大量的正離子，使在P型襯底的界面上感應出較多的負電荷，即在兩個 N型區中間的P型硅內形成一層N型硅薄層而形成一個導電溝道，所以在VGS＝0時，有VDS作用時也有一定的ID（IDSS）；當 VGS有電壓時（可以是正電壓或負電壓），改變感應的負電荷數量，從而改變ID的大小。VP為ID＝0時的-VGS，稱為夾斷電壓。

　　MOSFET的特點是用柵極電壓來控制漏極電流。隨著微電子集成化的需要越來越高，FET器件的尺寸也越來越小，而普通 FET器件散熱性受材料本身限制很難有進一步的提高，石墨烯由于其優良的熱導率制作出的FET器件“完美”的解決該問題。自從場效應管發明以來，人們一直嘗試將電場效應應用到金屬材料上，制造金屬基場效應管。利用金屬制造晶體管不僅可以將尺度做小，而且可以降低功耗，并且使用頻率高于傳統半導體。但是由于金屬屏蔽效應，電場在金屬中的穿透深度小于 1nm，因此制造金屬晶體管時需要使用原子級厚度的金屬薄膜。但是由于熱動力學原因，當金屬薄膜達到納米級別時不能穩定存在。另外，對于金屬而言，電場效應誘導的載流子濃度一般不會超過 1013cm-2，比納米尺度的金屬薄膜中的本征載流子濃度低幾個量級（近似可以忽略），通過電場效應很難實現調制載流子濃度，因此利用金屬制造晶體管一直沒有實現。