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�(gè)原子的碳薄片制成,它的開啟和閉合可達(dá)到每秒一千億��100GHz�射頻速度比任何最快的矽晶體管還要快十倍�
1.穩(wěn)定�
石墨烯結(jié)�(gòu)�(wěn)定:石墨烯中碳原子均由共�(jià)鍵相�,共�(jià)鍵的鍵能是相對比較高的,相對于分子間作用�、氫�、金屬鍵�,共�(jià)鍵不易被破壞。由于石墨烯的結(jié)�(gòu)其實(shí)是一�(gè)大的離域π鍵,其C-C鍵的�(qiáng)度要高于金剛石的單鍵,我們也可以從熱力學(xué)的角度看到石墨的熔點(diǎn)�3850℃左�,金剛石的熔�(diǎn)僅為3550℃左�,不難發(fā)�(xiàn),石墨比金剛石更加穩(wěn)定�
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(jī)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�,破壞了金屬的規(guī)則的晶體�(jié)�(gòu),當(dāng)電子�(jīng)過這些缺陷�(shí),就容易�(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(yùn)動速度�(dá)到了光速的1/300,遠(yuǎn)�(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)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(jī)理:由于石墨烯所有原子均參與了離�,所以其整�(gè)片層上下兩側(cè)電子都可以自由移動。并且由于共�(jià)單鍵的穩(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�(shí)不會受到晶體缺陷的干�,得以高速傳�(dǎo),因此石墨烯有著超強(qiáng)的導(dǎo)電��
3. 透明性與不透明�
由于石墨烯是單薄片狀�(tài)的,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�(gè)石墨烯分子層疊加在一起時(shí),由于碳原子核排列有序(就像檢閱場上的方�(duì)那樣�,光很容易穿透方�(duì)中的間隙呈現(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.�(jī)械特�
石墨烯之所以硬,是�?yàn)樘荚踊虻睦@核電子只是在碳原子核的徑方向面上存在著和�(yùn)動著,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�,石墨烯表面顯示的非常硬�
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(dá)100吉赫茲(GHz�,這是迄今為止�(yùn)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�(jì)劃局“碳電子射頻�(yīng)用項(xiàng)目”取得的重大�(jìn)�,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�。柵極長度適中,�240納米,為將來通過縮減柵極長度以�(jìn)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(dá)100吉赫茲(GHz�,這是迄今為止�(yùn)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�(jì)劃局“碳電子射頻�(yīng)用項(xiàng)目”取得的重大�(jìn)展,為研�(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�(jìn)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(dá)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�(yùn)行頻率在柵極長度�(dá)�150納米的時(shí)候可以達(dá)到空前的26GHz。因?yàn)榉鍌庮l率隨著柵極長度的減小而增�,我們相信通過�(jìn)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�。�
IBM硏究�(tuán)�(duì)下一�(gè)目標(biāo)是改善柵極介電材�,以�(shí)�(xiàn)工作在太赫茲頻率范圍的射頻電��
維庫電子�,電子知�,一查百��
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