單層石墨烯在場效應晶體管中的應用研究.pdf

1、微電子工業(yè)從發(fā)展之初到現(xiàn)在,一直都在按照摩爾定律預言的軌跡發(fā)展著。但是,隨著關鍵尺寸越來越細,器件也越來越小,微電子工業(yè)面臨越來越大的挑戰(zhàn)。世界各國的研究人員都在尋求各種方法突破這一難題。隨著各種技術的發(fā)展,一種新型技術,即碳基微電子技術(電極材料和半導體都采用含碳化合物)逐漸浮出水面并有望成為下一代電子技術的核心,受到人們的廣泛關注。其中石墨烯是近幾年新興的材料,具有超薄、遷移率高、嚴格而簡單的二維結(jié)構、超強的機械性能以及熱化學穩(wěn)定性

2、等優(yōu)點,在下一代超大規(guī)模集成電路方面具有潛在的應用前景。
　　 目前,制備石墨烯有多種方法,包括機械剝離法、單層氧化石墨還原法、外延生長法和氣相生長法。不過這些方法都無法滿足實際應用的需要,也沒有充分利用石墨烯的特點?？紤]到石墨烯良好的導電能力、超薄的厚度以及與有機半導體良好的兼容性,石墨烯非常適合作為有機半導體器件的電極材料。目前的有機半導體微納器件多采用頂電極結(jié)構,即先預置有機維納晶體,然后在晶體上沉積電極,完成器件制備。由

3、于脆弱的有機晶體不能采用光刻等傳統(tǒng)微加工工藝,頂電極多通過掩膜板真空蒸發(fā)電極來完成。電極制備過程中的熱輻射會對有機晶體器件性能造成一定的影響。另一種是底電極結(jié)構,底電極器件是預先在襯底上制備好電極,然后放置晶體。由于沒有有機晶體的限制,電極結(jié)構可以采用光刻等微加工工藝制備。但是底電極結(jié)構的缺點是電極的厚度通常大于15納米,電極與絕緣層間形成的臺階會影響有機微納晶體與絕緣層的貼合,導致器件性能的降低,甚至會使器件失去性能。
　　

4、單層石墨烯的厚度極薄,僅0.4納米,同時還具有極高的遷移率、良好的一致性、卓越的熱和化學穩(wěn)定性。如果用單層石墨烯作為有機微納器件的底電極,就可以解決傳統(tǒng)金屬電極過厚的問題,將底電極臺階造成的影響減小到最小,同時能夠與有機半導體形成良好的能級匹配。
　　 本文介紹了石墨烯基本的制備和表征方法,并發(fā)展了一種簡單、高效、方便的石墨烯間隙對的制備方法。基于單層石墨烯電極的有機晶體管表現(xiàn)出良好的場效應晶體管性能,遷移率和開關比分別可達0.