石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備與摻雜方法研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、石墨烯是一種新型的二維納米材料,具有出色的電學性能,理論上載流子遷移率可以達到200000 cm2/(V?s),是硅中電子遷移率的近200倍。完美的晶格結(jié)構(gòu)使得本征石墨烯中的電子傳輸幾乎不受散射,費米速度接近光速的三百分之一。出色的性能使得石墨烯在很多方面都有潛在應(yīng)用,例如傳感器、晶體管等。
  本文基于傳統(tǒng)濕法轉(zhuǎn)移工藝建立了適合于實驗室操作的石墨烯濕法轉(zhuǎn)移工藝標準流程,有效解決了轉(zhuǎn)移過程中的石墨烯破損、背面殘留石墨烯等問題。針對

2、石墨烯轉(zhuǎn)移中易出現(xiàn)的殘膠問題,建立了PMMA覆蓋率指數(shù)(CovPRP)對殘膠量進行定量表征,通過實驗研究了后烘溫度對石墨烯殘膠的影響。研究發(fā)現(xiàn)后烘溫度越高PMMA覆蓋率指數(shù)(CovPRP)越大,另外,AFM掃描也顯示后烘以后石墨烯表面殘膠量增大。在此基礎(chǔ)上提出了能有效減少殘膠的Heat-Free-Transfer工藝,該工藝在濕法轉(zhuǎn)移工藝標準流程的基礎(chǔ)上摒棄了后烘工藝過程,同時對濕法去膠工藝進行調(diào)整,最終獲得了結(jié)構(gòu)完整,質(zhì)量均勻,殘膠量

3、少的石墨烯樣片。
  在完成石墨烯轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)上進行了兩種器件的制備。一種是背柵結(jié)構(gòu)的石墨烯場效應(yīng)晶體管(GFET),這種背柵 GFET采用重摻雜的硅作為背柵電極;另一種是埋柵結(jié)構(gòu)的射頻GFET,采用電子束光刻定義柵條寬度為80nm,30nm氧化鉿HfO2做柵介質(zhì),鈦/金做源漏電極。電學測試發(fā)現(xiàn)兩種GFET的狄拉克點電壓VDirac都大于+30V,石墨烯為P型摻雜狀態(tài)。利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試射頻GFET的S參數(shù)并進行到h21的轉(zhuǎn)換,

4、獲得器件截止頻率為1.09Ghz,去除器件寄生參數(shù)后的截止頻率達到4.5Ghz。
  為了利用Si3N4對石墨烯進行摻雜,首先確定了適合于在石墨烯上生長氮化硅薄膜的PECVD參數(shù):功率10W,溫度200℃,壓強55Pa,SiH440sccm/NH340sccm,N2150sccm。按照此參數(shù)氮化硅沉積速率可以控制在1μ/s以下,然后在背柵GFET上沉積25nm Si3N4薄膜對石墨烯進行摻雜。拉曼光譜表征發(fā)現(xiàn)沉積Si3N4后石墨烯

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