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具有高外禀fT和fmax的石墨烯场效应晶体管

DOI：10.1109/LED.2018.2884054 期刊：IEEE Electron Device Letters 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 本研究中，我们报道了石墨烯场效应晶体管（GFETs）的性能表现，其外部门极渡越频率（fT）和最大振荡频率（fmax）相对于门极长度（Lg）展现出更优的缩放特性。这一改进通过采用高质量石墨烯并成功优化GFET技术实现，在获得极低源/漏接触电阻的同时降低了寄生焊盘电容。我们对门极长度0.5微米至2微米的GFETs进行了表征，最短门极长度器件分别获得了高达34GHz的外部门极渡越频率和37GHz的最大振荡频率?；谛⌒藕诺刃У缏纺Ｐ偷姆抡娼峁胧挡馐莞叨任呛?。外推预测显示当Lg=50纳米时，外部门极渡越频率和最大振荡频率可达约100GHz。进一步优化GFET技术可使fmax值突破100GHz，适用于众多毫米波应用场景。
作者： Marlene Bonmann，Muhammad Asad，Xinxin Yang，Andrey Generalov，Andrei Vorobiev，Luca Banszerus，Christoph Stampfer，Martin Otto，Daniel Neumaier，Jan Stake
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

报道具有改进的外在渡越频率（fT）和最大振荡频率（fmax）的石墨烯场效应晶体管（GFETs）的性能及其随栅极长度的缩放行为。

研究成果

在栅长Lg=0.5微米时实现了具有高外禀频率值fT=34吉赫兹和fmax=37吉赫兹的石墨烯场效应晶体管，展现出改进的缩放特性。性能提升源于通过工艺改进最小化外禀限制因素。分析表明，进一步优化可使栅长小于100纳米时的fmax超过100吉赫兹，从而使石墨烯场效应晶体管适用于高频应用领域。

研究不足

与相同栅极长度的某些硅基MOSFET相比，GFET的性能仍有差距。若要与更短栅极长度的硅基MOSFET竞争，还需进一步优化，例如提高饱和速度、减薄栅氧化层厚度、降低栅极电阻以及接触区的接触电阻。

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