[發明專利]包括多個石墨烯溝道層的石墨烯電子器件

有效

• 申請號: 201110230441.7
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102569398A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 鄭現鐘;李載泓;李載昊;申炯澈;徐順愛;李晟熏;許鎮盛;梁喜準
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社;首爾大學校產學協力團
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張波

技術領域

本公開涉及包括多個分離的石墨烯溝道層的石墨烯電子器件。

背景技術

具有2維六邊形碳結構的石墨烯是能代替半導體的新材料。石墨烯是零隙半導體并且在室溫下具有100,000cm²v^-1s^-1的遷移率，該遷移率大約比硅的遷移率高100倍。因此，石墨烯能被應用到諸如射頻(RF)器件的高頻器件。

當形成具有10nm或更小的石墨烯溝道寬度的石墨烯納米帶(graphene?nano-ribbon，GNR)時，由尺寸效應形成帶隙。使用GNR，能制造可以在室溫下工作的場效應晶體管。

石墨烯電子器件指的是包括石墨烯的電子器件，諸如場效應晶體管或RF晶體管。

發明內容

提供的是一種具有多個石墨烯溝道層的石墨烯電子器件，其中漏電流和電流增益特性提高。

附加的方面將在隨后的描述中部分地闡述，并且將由該描述而部分地清楚，或者可以通過本實施方式的實踐而習知。

根據本發明的一方面，提供一種具有多個石墨烯溝道層的石墨烯電子器件，該石墨烯電子器件包括：基板；形成在該基板上的柵電極；第一柵絕緣膜，覆蓋該基板上的柵電極；多個石墨烯溝道層，形成在第一柵絕緣膜上，并且在多個石墨烯溝道層之間具有第二柵絕緣膜；以及源電極和漏電極，連接到多個石墨烯溝道層的每個的兩邊緣。

該多個石墨烯溝道層可以包括在第一柵絕緣膜上的第一石墨烯溝道層以及在第二柵絕緣膜上的第二石墨烯溝道層。

該柵電極可以被嵌入在該基板中，且該柵電極的上表面接觸第一柵絕緣膜。

該基板可以是作為柵電極的導電基板。

第二柵絕緣膜可以具有從大約10nm到大約200nm范圍的厚度。

源電極和漏電極可以形成在第一和第二石墨烯溝道層上以分別接觸第一和第二石墨烯溝道層的兩邊緣。

第一石墨烯溝道層可以具有大于第二石墨烯溝道層的長度。

第二柵絕緣膜可以由選自硅氧化物、硅氮化物、鉿氧化物和鋁氧化物構成的組的材料形成。

根據本發明的另一方面，提供一種具有多個石墨烯溝道層的石墨烯電子器件，該石墨烯電子器件包括：基板；形成在該基板上的多個石墨烯溝道層，在多個石墨烯溝道層之間具有第二柵絕緣膜；源電極和漏電極，連接到該石墨烯溝道層的每個石墨烯溝道層的兩邊緣；第一柵絕緣膜，覆蓋位于該源電極和該漏電極之間的該多個石墨烯溝道層；以及柵電極，形成在第一柵絕緣膜上。

附圖說明

通過下文結合附圖對實施方式的描述，這些和/或其它方面將變得更加清楚且更易于理解，附圖中：

圖1是示意性截面圖，示出了根據本發明實施方式的石墨烯電子器件的結構；

圖2到圖4是曲線圖，示出了根據本發明實施方式的具有兩個石墨烯溝道層的石墨烯電子器件和具有單個石墨烯溝道層的石墨烯電子器件的模擬結果；以及

圖5是示意性截面圖，示出了根據本發明另一實施方式的石墨烯電子器件的結構。

具體實施方式

現在將詳細參考實施方式，實施方式的實例在附圖中示出。在附圖中，為了清楚而夸大了層和區域的厚度，相似的附圖標記始終指代相似的元件。

圖1是示意性截面圖，示出了根據本發明實施方式的石墨烯電子器件100的結構。

參考圖1，柵電極120嵌入在基板110的表面中。柵電極120可以由導電材料例如鋁形成。柵電極120的除上表面之外的所有側表面被基板110圍繞。基板110可以是硅基板。

本發明不局限于柵電極120的埋置。例如，柵電極120可以形成為僅有柵電極120的下表面可以接觸基板110的上表面。而且，基板110可以是導電基板，并作為柵電極工作以代替柵電極120。

覆蓋柵電極120的第一柵絕緣膜131形成在基板110上。第一柵絕緣膜131可以通過使用硅氧化物，硅氮化物，鉿氧化物或鋁氧化物而形成為從大約10nm到大約200nm范圍的厚度。

第一石墨烯溝道層141形成在第一柵絕緣膜131上。第一石墨烯溝道層141可以通過轉換(transferring)單層石墨烯或雙層石墨烯而形成。

第二柵絕緣膜132形成在第一石墨烯溝道層141上。第二柵絕緣膜132形成為暴露第一石墨烯溝道層141的兩邊緣。第二石墨烯溝道層142形成在第二柵絕緣膜132上。第二石墨烯溝道層142與第一石墨烯溝道層141分離。