无机掺杂剂激发了n型石墨烯晶体管的进步

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印度的研究人员已经制造了基于离散无机结构的石墨烯场效应晶体管,据报道它可以工作超过10个月。该方法使他们能够生产出一种在环境条件下稳定的石墨烯逻辑逆变器。

无机掺杂剂激发n型石墨烯晶体管的进展图像

传统的电子器件是基于硅的,因为硅易于用电子或空穴掺杂。这两种形式的硅(n型和p型)是电子器件的构建模块。然而,不可能在纳米尺度上制造硅电子产品,因此许多研究人员正在转向石墨烯等材料。

数字电子设备的一个重要组成部分是逻辑逆变器 - 一种在固定电压电平之间切换的设备。逆变器结合了n型场效应晶体管和p型场效应晶体管,因此需要n型和p型石墨烯。

用2D材料复制硅的电子成功已经证明是困难的。原始石墨烯场效应晶体管倾向于是p型,并且先前制造n型石墨烯的尝试使用了有机掺杂剂。根据印度理工学院(IIT)孟买的Chandramouli Subramaniam的说法,有机掺杂剂在环境条件下的不稳定性导致石墨烯场效应晶体管具有“不可靠和不可逆的转移特性”。

Subramaniam说'石墨烯的n型掺杂一直在逃避科学界',导致研究人员开发石墨烯半导体电子产品的瓶颈。现在,由Subramaniam和他的IIT Bombay同事Maheswaran Shanmugam领导的研究小组首次使用镧系元素配合物制造基于石墨烯的逻辑逆变器。


据说这些设备可以稳定7200小时,这是由CH-π相互作用引起的前所未有的时间长度。以前的工作使用了石墨烯离域结构产生的π-π相互作用来调节其电性能,但在这种情况下,Subramaniam和Shanmugam有意地抑制了这些相互作用。它们的系统取决于石墨烯和镧系元素掺杂剂之间的CH-π相互作用。掺杂剂和石墨烯之间的结合能比以前的系统大得多,并且直接与石墨烯场效应晶体管的稳定性相关。

来自中国科学院北京的石墨烯场效应晶体管专家Jingbo Li说,这项研究“可能会激发[使用]更多基本的超分子相互作用来调整二维材料的电性能。”

除了稳定性之外,该系统的其他特性也令人印象深刻。研究人员报告电压增益为0.275 - Subramaniam解释说,这比其他利用底栅电极的报告要高[但]低于利用顶栅电极的报告。该器件的30μW功耗是“与其他几个相关系统相比最低”。

展望未来,该集团将使用他们的新方法通过顶部门控结构和p掺杂剂来改善电压增益,希望它能将分子电子器件加速到真实器件中。


(文章源于graphene-info网,由石墨烯材料网 www.91shimoxi.com 翻译编辑整理)


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