硅上石墨烯混合场效应晶体管
应用物理
2023-04-11 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
过去十年中，石墨烯与硅在混合器件中的结合受到了广泛关注。此类器件大多被提出用于光子学与射频应用。在本工作中，我们展示了一种独特的硅上石墨烯异质结构技术及其作为溶液栅晶体管的特性。石墨烯-硅场效应晶体管（GoSFET）通过多种漏源区掺杂构型与沟道材料尺寸制备而成。对所制备器件的电学表征表明其具有混合行为，兼具石墨烯与硅的特有特征。尽管 GoSFET 的跨导与载流子迁移率低于传统硅与石墨烯场效应晶体管（SiFET 与 GFET），但研究表明，混合沟道中两种材料的结合对电荷载流子输运具有独特贡献。我们专门开发了基于物理的紧凑模型，其与实验数据高度吻合。该模型用于阐明所观察到的混合行为：基于漂移-扩散方法的静电学与载流子输运理论结果表明，石墨烯充当了硅沟道的屏蔽层，导致沿沟道的不均匀电势分布，尤其在亚阈值区。与传统 SiFET 相比，这种石墨烯屏蔽效应被证明会强烈影响器件亚阈值摆幅，原因在于该工作区中存在不可忽略的扩散电流。
引用
@article{arxiv.2204.09572,
title = {Graphene on Silicon Hybrid Field-Effect Transistors},
author = {Mykola Fomin and Francisco Pasadas and Enrique Marin and Alberto Medina Rull and Francisco Ruiz and Andres Godoy and Ihor Zadorozhnyi and Guillermo Beltramo and Fabian Brings and Svetlana Vitusevich and Andreas Offenhaeusser and Dmitry Kireev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.09572},
year = {2023}
}