石墨烯电子学导论——数字晶体管与器件的新纪元

近十年来，基于硅的晶体管速度已达到瓶颈，这主要是由于缩放技术和短沟道效应所致。相反，石墨烯（一种具有原子厚度的革命性新材料）已被证明展现出极具前景的电导率值。因此，石墨烯似乎能缓解与基于硅的晶体管相关的一些缺点。正因如此，该材料被视为纳米级晶体管中替代硅的最主要候选者之一。其中的关键难点在于，石墨烯本质上是无带隙的，而晶体管需要具有明确开/关逻辑状态的带隙。因此，如何在石墨烯同素异形体中创建这种带隙是一个日益深入的研究领域。现有方法包括纳米带、双层和多层结构、碳纳米管以及使用石墨烯衬底。石墨烯晶体管通常可根据两种工作原理进行分类。第一种是单层石墨烯、纳米带或碳纳米管作为晶体管沟道，电流沿水平轴传输。第二种机制被视为隧穿，无论是单层石墨烯上的带间隧穿，还是相邻石墨烯层之间的垂直隧穿。高频石墨烯放大器是近期研究的另一个热点，因为它不像逻辑电子器件那样需要清晰的开/关状态。本文综述了从过去到现在的研究中石墨烯的物理性质和制造方法，以及基于石墨烯的电子器件、晶体管和高频放大器。最后，我们就未来发展提供了可能的展望。