研究目的
实现基于单嵌入栅极石墨烯场效应晶体管的高效倍频器，采用自然氧化铝介质，相比传统GFET改进了制造工艺并提升了电容效率。
研究成果
采用自然氧化铝介电层的EG-GFET展现出更优的制备工艺与电容效率（比BG-GFET高80倍）。基于该器件的倍频器实现14倍于BG-GFET基倍频器的转换增益，证实了该方法在GFET制备及高效电路应用中的潜力。
研究不足
倍频器的工作频率受限于测量设备、较大的栅极长度（4微米）以及未加栅极的沟道区域总长度（6微米），这些因素制约了高频性能。采用更小的栅极长度和优化实验条件可获得更好效果。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用自然铝氧化层作为介电材料设计嵌入式栅极石墨烯场效应晶体管（EG-GFET），并与传统EG-GFET及背栅GFET进行对比。制备流程包含反应离子刻蚀、铝沉积与自然氧化、石墨烯转移与图形化以及电极形成。倍频电路基于石墨烯的双极特性构建。
2：样品选择与数据来源：
将化学气相沉积（CVD）生长的单层石墨烯转移至1微米厚SiO2层的高阻硅衬底上，器件特性在室温下测量。
3：实验设备与材料清单：
高阻硅衬底、SiO2、铝、CVD石墨烯、钛、镍、反应离子刻蚀系统、电子束蒸发系统、安捷伦4155B半导体参数分析仪、Cascade探针台、光谱椭偏仪、拉曼光谱仪。
4：铝、CVD石墨烯、钛、镍、反应离子刻蚀系统、电子束蒸发系统、安捷伦4155B半导体参数分析仪、Cascade探针台、光谱椭偏仪、拉曼光谱仪。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：制备过程包括通过反应离子刻蚀在SiO2中形成沟槽，沉积600纳米厚铝层并抛光，在空气中自然氧化48小时，转移石墨烯，采用氧等离子体刻蚀图形化沟道区域，通过电子束蒸发与剥离工艺沉积钛/镍电极。测量内容包括直流特性、栅漏电流及不同输入频率下的倍频性能。
5：数据分析方法：
利用半导体参数分析仪数据提取跨导与载流子迁移率。对输出信号进行傅里叶变换实现功率谱分析。将栅电容与转换增益数据与现有文献进行对比。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
Semiconductor Parameter Analyzer
4155B
Agilent
Used for DC characterizations of the GFET, including output and transfer characteristics.
-
Probe Station
Cascade
Used for device measurements under room temperature.
-
Spectroscopic Ellipsometer
Used to confirm the thickness of natural oxidation Al dielectrics.
-
Raman Spectroscopy Equipment
Used to confirm the monolayer structure of CVD grown graphene.
-
Reactive Ion Etching System
Used to form a trench in the SiO2 layer.
-
E-beam Evaporation System
Used to deposit metal stacks for source and drain electrodes.
-
登录查看剩余4件设备及参数对照表
查看全部
