速度饱和效应对短沟道单层石墨烯场效应晶体管低频噪声的影响

用于模拟与射频应用的石墨烯器件易受热噪声（LFN）影响，因其会向上转换为高频处不期望的相位噪声。此类应用要求使用在高电场下工作以确保高速度的短沟道石墨烯晶体管。电场与器件长度成反比、与沟道电势成正比，因此随漏电压增大与晶体管长度缩小而最大化。不过在这些条件下，应计入诸如速度饱和（VS）等短沟道效应。载流子数与迁移率涨落已被证明是石墨烯器件中产生 LFN 的主要来源。尽管它们对长沟道 LFN 偏置依赖性的贡献已被充分研究，VS 现象如何在高漏电压条件下短沟道器件中影响 LFN 尚不清楚。在低电场工作时，VS 效应可忽略，因为载流子速度远未饱和。在此条件下，LFN 可由近期建立的基于物理的解析模型精确预测。本文推进一步，提出一个新模型处理高电场下 VS 效应对 LFN 的贡献。该模型用首次发表的来自 CVD 生长背栅单层石墨烯晶体管在吉赫兹频率工作的新颖实验数据验证。模型准确捕捉了因 VS 机制导致的 LFN 降低，尤其在电荷中性点附近。此外，推导了接触电阻对 LFN 影响的解析表达式。该接触电阻贡献在较高栅压下被实验证明占主导，并被所提模型准确描述。