石墨�晶體管是將碳原子沉積成薄膜,并由傳統(tǒng)的微影工具繪制出來的。該晶體�的原型由一片厚度僅為一個原子的碳薄片制�,它的開啟和閉合可達到每秒一千億次�100GHz�射頻速度比任何最快的矽晶體管還要快十��
1.穩(wěn)定�
石墨烯結(jié)�(gòu)�(wěn)定:石墨烯中碳原子均由共價鍵相�,共價鍵的鍵能是相對比較高的,相對于分子間作用力、氫�、金屬鍵等,共價鍵不易被破壞。由于石墨烯的結(jié)�(gòu)其實是一個大的離域π�,其C-C鍵的強度要高于金剛石的單�,我們也可以從熱力學(xué)的角度看到石墨的熔點�3850℃左�,金剛石的熔點僅�3550℃左右,不難�(fā)�(xiàn),石墨比金剛石更加穩(wěn)��
2.導(dǎo)電�
PPT5面心立方堆積(銅�,六方堆積(鎂),體心立方堆積(鉀�
金屬的導(dǎo)電機理:金屬是金屬陽離子以密堆積的形式“浸沒”在電子的海洋里,金屬是通過自由電子的定向移動來�(dǎo)電的。但金屬鍵是不牢固的,例如金屬的延展性就是原子層�(fā)生平移的�(jié)�。所�,金屬常常會出現(xiàn)空穴或雜原子等晶體缺陷,破壞了金屬的�(guī)則的晶體�(jié)�(gòu),當(dāng)電子�(jīng)過這些缺陷時,就容易發(fā)生散射等�(xiàn)�,降低了電子定向移動的速度,影響了�(dǎo)電��
石墨烯的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/300,遠遠超過了電子在一般導(dǎo)體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子的性質(zhì)和相對論性的中微子非常相��
石墨烯的�(dǎo)電機理:由于石墨烯所有原子均參與了離�,所以其整個片層上下兩�(cè)電子都可以自由移動。并且由于共價單鍵的�(wěn)定�,石墨烯不會出現(xiàn)某位置碳原子的缺失或被雜原子替換,保證了大π鍵的完整�,電子在其中移動時不會受到晶體缺陷的干擾,得以高速傳�(dǎo),因此石墨烯有著超強的導(dǎo)電性�
3. 透明性與不透明�
由于石墨烯是單薄片狀�(tài)�,光子雖然不能穿透碳原子�,但�,可以穿透碳原子核之間的廣大的空�,所�,石墨烯是一種透明的物�(zhì),當(dāng)幾個石墨烯分子層疊加在一起時,由于碳原子核排列有序(就像檢閱場上的方隊那樣),光很容易穿透方隊中的間隙呈�(xiàn)透明狀�(tài)�
盡管只有單層原子厚度,但石墨烯有相當(dāng)?shù)牟煌该鞫龋嚎梢晕沾蠹s2.3%的可見光。而這也是石墨烯中載荷子相對論性的體現(xiàn)�
4.機械特�
石墨烯之所以硬,是因為碳原子或的繞核電子只是在碳原子核的徑方向面上存在著和運動�,碳原子核兩極的軸方向上是沒有繞核電子的,就是說,石墨烯表面上立的或排列的都是原子核,如果外部物�(zhì)與它撞擊,撞擊的不是繞核電子而是直接撞擊在原子核�,所以,石墨烯表面顯示的非常��
IBM的研究人員展示了一種由石墨烯材料制作而成的場效應(yīng)晶體管(FET�,其截止頻率可達100吉赫茲(GHz�,這是迄今為止運行速度最快的射頻石墨烯晶體管。這一成就是美國國防部研究計劃局“碳電子射頻�(yīng)用項目”取得的重大進展,為研發(fā)下一代通信�(shè)備鋪平了道路�
該石墨烯晶體管使用了一種金屬頂柵結(jié)�(gòu),及一種含有聚合物和高介電常數(shù)氧化物的新型柵極絕緣體堆棧。柵極長度適�,為240納米,為將來通過縮減柵極長度以進一步優(yōu)化性能留下了足夠的空間�IBM將石墨烯晶體管植入矽-碳晶圓�,然後涂上絕緣層以防止晶體管短路�
�2011�2月份剛剛出版的《科�(xué)》雜志上,IBM的研究人員展示了一種由石墨烯材料制作而成的場效應(yīng)晶體管(FET�,其截止頻率可達100吉赫茲(GHz),這是迄今為止運行速度最快的射頻石墨烯晶體管。這一成就是美國國防部研究計劃局“碳電子射頻�(yīng)用項目”取得的重大進展,為研發(fā)下一代通信�(shè)備鋪平了道路�
研究人員通過使用與現(xiàn)行的先進硅器件制造技�(shù)相兼容的加工技�(shù)制成了圓晶規(guī)�、外延生長的石墨�,從而達成了此一高頻紀(jì)��
IBM硏究中心院士及納米科�(xué)與技�(shù)部的�(jīng)理Phaedon Avouris表示:“我們目前為止測量到的最快石墨烯晶體管其運行頻率在柵極長度達�150納米的時候可以達到空前的26GHz。因為峰値頻率隨著柵極長度的減小而增�,我們相信通過進一步減小柵極長度到50納米以內(nèi),石墨烯晶體管的頻率有望突破太赫�?�?/FONT>
IBM硏究團隊下一個目�(biāo)是改善柵極介電材�,以實現(xiàn)工作在太赫茲頻率范圍的射頻電��
維庫電子�,電子知識,一查百��
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