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IBM展示運行速度最快的石墨烯電晶體

最高截止頻率達100GHz；為研發下一代通信設備鋪平了道路

引自科學網
在剛剛出版的《科學Science》雜誌上，IBM的研究人員展示了一種由石墨烯(Graphene)材料製作而成的場效電晶體（FET），其截止頻率可達100 GHz，這是迄今為止運行速度最快的射頻石墨烯電晶體。這一成就是美國國防部高級研究計畫局“碳電子射頻應用專案”取得的重大進展，為研發下一代通信設備鋪平了道路。
 
研究人員通過使用與現行的先進矽器件製造技術相相容的加工技術製成了圓晶規模、外延生長的石墨烯，從而達成了此一高頻紀錄。
 
IBM公司負責科研的副總裁陳自強博士表示，石墨烯的一大優勢在於其中電子可實現極高速的傳輸，這對於下一代高速、高性能電晶體的研發來說是至關重要的。此一突破清楚地表明瞭石墨烯可用以製造高性能器件和積體電路。
 
對碳化矽襯底進行熱分解可合成統一的高品質石墨烯。該石墨烯電晶體使用了一種金屬頂柵結構，及一種含有聚合物和高介電常數氧化物的新型柵極絕緣體堆疊。柵極長度適中，為240奈米，為將來通過縮減柵極長度以進一步優化性能留下了足夠的空間。
 
值得注意的是，該石墨烯電晶體的頻率性能已超過了相同柵極長度的最先進矽電晶體的截止頻率（40GHz）。研究表明，從天然石墨獲取的石墨烯材料也可表現出相似的性能，這證明了這種高性能也可獲自不同來源的石墨烯。此前，研究人員已利用從天然石墨中提取的石墨烯片製成了截止頻率為26GHz的石墨烯電晶體。

Science原文論文
100-GHz Transistors from Wafer-Scale Epitaxial Graphene
Science 5 February 2010:
Vol. 327. no. 5966, p. 662
DOI: 10.1126/science.1184289
Y.-M. Lin,* C. Dimitrakopoulos, K. A. Jenkins, D. B. Farmer, H.-Y. Chiu, A. Grill, Ph. Avouris*
IBM T. J. Watson Research Center, Yorktown Heights, NY 10598, USA.

石墨烯(Graphene)
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石墨烯是由碳原子構成的二維晶體，碳原子排列與石墨的單原子層一樣(蜂窩狀--英語：'honeycomb')。

命名

Graphene(石墨烯)是其英文名，該命名與graphite（石墨）有關,其中文名目前尚未定下。有人使用「單層石墨」作為稱呼。我們暫且將它稱為(石墨烯)。

發現

Graphene(石墨烯)在2004年被曼徹斯特大學A.K.Geim 領導研究組發現。

石墨烯簡介

完美的石墨烯是二維的, 它只包括六邊形(等角六邊形); 如果有五邊形和七邊形存在,那麼他們構成石墨烯的缺陷。如果少量的五角形會使石墨烯翹曲入形狀; 12個五角形的會形成富勒烯(fullerene)。

碳奈米管(nanotube)也被認為是捲成圓桶的石墨烯；另外石墨烯還被做成彈道輸運電晶體(ballistic transistor)並且吸引了大批科學家的興趣 。在2006年3月, 喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology) 研究員宣布, 他們成功地製造了石墨烯平面場效應電晶體並觀測到了量子干涉效應。並基於此研究出根據石墨烯為基礎的電路.