近日，中(zhong)國(guo)科學(xue)院金屬研(yan)究(jiu)所沈陽材(cai)料(liao)科學(xue)國(guo)家研(yan)究(jiu)中(zhong)心先進(jin)炭材(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)部科研(yan)人(ren)員首次制備出以肖特基結作(zuo)為發射結的垂直結構(gou)晶(jing)體(ti)管“硅—石墨烯(xi)—鍺晶(jing)體(ti)管”，成(cheng)功將石墨烯(xi)基區(qu)晶(jing)體(ti)管的延遲時(shi)間縮(suo)短了1000倍(bei)以上(shang)，并將其截止頻率由兆(zhao)赫茲（MHz）提升至吉(ji)赫茲（GHz）領(ling)域，未(wei)來(lai)將有望在(zai)太赫茲（THz）領(ling)域的高速器件中(zhong)應用(yong)。該(gai)研(yan)究(jiu)成(cheng)果近日在(zai)《自然·通(tong)訊(xun)》上(shang)在(zai)線發表。

　　1947年，雙極結型(xing)晶體(ti)管(guan)（BJT）誕(dan)生于貝爾實驗(yan)室，引(yin)領了人類社會進(jin)入信息(xi)技術的(de)新時代。過去(qu)的(de)幾十年里，提高(gao)BJT的(de)工(gong)作頻率一直是人們(men)不懈的(de)追求，異質結雙極型(xing)晶體(ti)管(guan)（HBT）和熱電子(zi)晶體(ti)管(guan)（HET）等(deng)高(gao)速器件相繼(ji)被(bei)研究報道。然而，當需要進(jin)一步提高(gao)頻率時，這些器件便遭遇到(dao)瓶頸：HBT的(de)截(jie)止頻率最終被(bei)基(ji)區渡越時間所(suo)限制，而HET則受限于無孔、低阻的(de)超薄金屬(shu)基(ji)區的(de)制備難題。

　　近年(nian)來(lai)，石(shi)墨烯作為性能(neng)優異的(de)二維材(cai)料(liao)備受關注，人們提出將石(shi)墨烯作為基區(qu)材(cai)料(liao)制備晶體管，其(qi)原子級厚度將消除基區(qu)渡越時間(jian)的(de)限制，同時其(qi)超高的(de)載流子遷移率也(ye)有助于實(shi)現高質量的(de)低阻基區(qu)。

　　“目前已報道的(de)石(shi)(shi)墨(mo)烯基(ji)區晶(jing)體管普遍采用隧(sui)穿發射(she)結(jie)，然(ran)而隧(sui)穿發射(she)結(jie)的(de)勢壘高(gao)度嚴重限制了該晶(jing)體管作(zuo)為(wei)高(gao)速電子器(qi)件的(de)發展前景。”該研究團隊負責人(ren)表示。他(ta)們通過半導體薄膜和石(shi)(shi)墨(mo)烯轉移(yi)工藝，首次制備出以肖特基(ji)結(jie)作(zuo)為(wei)發射(she)結(jie)的(de)垂直結(jie)構的(de)硅(gui)—石(shi)(shi)墨(mo)烯—鍺晶(jing)體管。

　　該研究人員表示，與已報道的(de)(de)隧穿發(fa)(fa)射結(jie)相比，硅(gui)—石墨烯肖(xiao)特基(ji)結(jie)表現出目前大的(de)(de)開態電流(liu)和最小的(de)(de)發(fa)(fa)射結(jie)電容，從而得到最短的(de)(de)發(fa)(fa)射結(jie)充電時間(jian)，使器件總延遲(chi)時間(jian)縮(suo)短了1000倍以(yi)上，器件的(de)(de)截止頻(pin)率由約1.0MHz提升至1.2GHz。

　　據悉，我國科研人員同時對(dui)器(qi)(qi)件(jian)的(de)各(ge)種物理(li)現(xian)(xian)象(xiang)進行了分析，并基于實(shi)驗數據建模發(fa)現(xian)(xian)了該器(qi)(qi)件(jian)具有工作(zuo)于太赫茲領域的(de)潛力，這將極大(da)提升石(shi)墨烯基區晶(jing)體管的(de)性能，為未來(lai)最終實(shi)現(xian)(xian)超高速晶(jing)體管奠定了基礎。