上海微系统所在锗基石墨烯应用上取得重要进展
    2015年03月25日 16:45:00  来源:上海微系统与信息技术研究所    字体大小[]

      上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室SOI材料课题组在国际上首次采用单侧氟化石墨烯作为锗基MOSFET的栅介质/沟道界面钝化层,有效优化了锗基微电子器件的界面特性,有望在未来微电子技术进入非硅CMOS时代,解决锗材料替代硅材料所面临的栅介质/沟道界面不稳定的难题。研究论文“Fluorinated graphene in interface engineering of Ge-based nanoelectronics”以卷首插图(Frontispiece)形式于2015325日在Advanced Functional Materials(影响因子:10.439) 上发表。

      SOI材料课题组于2013年首次实现了锗基衬底CVD生长大尺寸连续单层石墨烯(Sci. Rep. 3(2013), 2465)在此基础上对锗基石墨烯的应用开展深入研究。课题组研究发现,石墨烯与衬底之间具有良好的界面性质,对石墨烯进行单侧氟化后所得到的氟化石墨烯,不仅具有高的致密性与结构强度,而且可以从金属性半导体转变为二维绝缘材料。随后,课题组创新性地将氟化石墨烯作为界面钝化层应用于锗基MOSFET器件中。研究表明,氟化石墨烯能够有效抑制界面互扩散行为,特别是抑制氧原子向锗基衬底的扩散,避免不稳定氧化物以及界面缺陷所导致的电荷陷阱的形成,并大幅度提升了锗基MOS器件性能,栅极漏电流降低4-5个数量级,等效氧化层厚度也降低至1nm以下。研究工作将为锗材料替代硅材料,推动微电子技术进入非硅CMOS时代,继续延续摩尔定律发展提供了解决方案。

      本项目工作得到国家自然科学基金委创新研究群体、优秀青年基金、中国科学院高迁移率材料创新研究团队、国家科技重大专项等相关研究计划的支持。  

      

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