Статья

Название статьи ВЛИЯНИЕ ПОДЗАТВОРНОГО ДИЭЛЕКТРИКА НА ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНЗИСТОРА С КАНАЛОМ НА ОСНОВЕ ГРАФЕНОСОДЕРЖАЩЕЙ ПЛЕНКИ
Автор С.А. Шостаченко, Р.В. Захарченко, С.В. Миннебаев, Р.В. Рыжук, М.М. Маслов, К.П. Катин, Н.И. Каргин, Н.Г. Ковальчук, И.В. Комиссаров, В.А. Лабунов
Рубрика РАЗДЕЛ III. НАНОМАТЕРИАЛЫ
Месяц, год 09, 2015
Индекс УДК 621.382.3
DOI
Аннотация Проведено исследования влияния материала и расположения подзатворного диэлектрика на основе пленок Si3N4 и SiO2 на выходные вольт-амперные характеристики полевого транзистора, каналом которого являлась графеносодержащая пленка. Была изготовлена тестовая структура графенового транзистора с верхним и нижним затвором. Графен был  получен методом химического осаждения из газовой фазы, и затем перенесен на оксид крем- ния на кремнии. Канал транзистора был сформирован методом травления в кислородной  плазме через фотолитографическую маску. Металлы электродов стока, истока и затвора  были нанесены методом резистивного испарения в вакууме. Была выбрана конструкция ти тан/алюминий с толщинами 50/200 нм. В случае нижнего затвора был использован диоксид  кремния, полученный термическим окислением кремниевой подложки. Для верхнего затвора  был использован нитрид кремния, нанесенный методом плазмохимического осаждения. Пока зано, что эффект поля в транзисторной структуре с нижним подзатворным диэлектриком  на основе пленки SiO2 проявляется отчётливее по сравнению со структурой на основе пленки  Si3N4 к верхнему затвору. При изменении управляющего напряжения затвор-исток от 0 до 40 В  ток стока в транзисторной структуре с нижним подзатворным диэлектриком на основе пленки SiO2 уменьшается от 2 до 3 мА при напряжении сток-исток Uси = 2 В. При сравнимых  напряженностях электрического поля в случае транзистора с подзатворным диэлектриком  из Si3N4 полевой эффект практически не наблюдался. На основании анализа напряжения для  минимума передаточной функции делается вывод о недостаточном качестве интерфейса  графен-нитрид кремния для эффективного управления каналом.

Скачать в PDF

Ключевые слова Нанотехнологии; полевой транзистор; графен; подзатворный диэлектрик; нитрид кремния; диоксид кремния.
Библиографический список 1. Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V. To-dimensional gas os massless Dirac fermions in graphene // Nature. – 2005. – Vol. 438. – P. 197-200.
2. Chen Z., Lin Y.-M., Rooks M.J. Graphene nano-ribbon electronics // Physica E. – 2007. – Vol. 40. – P. 228-232.
3. Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V. Electric field effect in atomically thin carbon films // Science. – 2004. – Vol. 306. – P. 666-669.
4. Novoselov K.S., Fal’ko V.I., Colombo L. A roadmap foe graphene // Nature. – 2012. – Vol. 490. – P. 190-200.
5. Kawano Y. Wide-band frequency-tunable terahertz and infrared detection with graphene // Nanotechnology. – 2013. – Vol. 24. – P. 1-6.
6. Lin Y.-M., Dimitrakopoulos C., Jenkins K.A. 100-GHz transistors from wafer-scale epitaxial graphene // Science. – 2010. – Vol. 327. – P. 662.
7. Schwierz F. Graphene transistors: status, prospects, and problems // Proceedings of the IEEE. – 2013. – Vol. 101. – P. 1567-1584.
8. Cheng R. High-frequency self-aligned graphene transistors with transferred gate stacks // PNAS. – 2012. – Vol. 109. – P 11588-11592.
9. Han S.-J., Garcia A.V. Graphene radio frequency receiver intergrated circuit // Nature Communications. – 2014. – Vol. 5. – P. 3086-3091.
10. Hongming L. Monolithic Graphene Frequency Multiplier Working at 10GHz Range // VLSI Technology, Systems and Application (VLSI-TSA), Proceedings of Technical Program - 2014 International Symposium.
11. Vicarelli L. Graphene field-effect transistors as room-temperature terahertz detectors // Nature Materials. – 2012. – Vol. 11. – P. 865-871.
12. Zak A. 20 um gate width CVD graphene FETs for 0.6 THz detection // Infrared, Millimeter, and Terahertz waves (IRMMW-THz), 2014 39th International Conference.
13. Jawad ul-Hassan, Winters M., Ivanov I.G., Habibpour O., Zirath H., Rorsman N. and Janzйn Erik. Quasi-free-standing monolayer and bilayer graphene growth on homoepitaxial on-axis 4H-SiC(0001) layers // Carbon. – 2015. – No. 82. – P. 12-23.
14. Kumari A. Electrical transport properties of polycrystalline CVD graphene on SiO2/Si sub-strate // Diamond & Related Materials. – 2015. – Vol. 45. – P. 28.
15. Лебедев А.А., Агринская Н.В. Низкотемпературные транспортные свойства плёнок мультиграфена, сформированных сублимацией на поверхности SiC // Физика и техника полупроводников. – 2011. – Т. 45. – С. 634-638.
16. Jouault B. Interplay between interferences and electron-electron interactions in epitaxial graphene // Phys. Rev. B. – 2011. – Vol. 83. – P. 195417.
17. Агринская Н.В. Структура и транспортные свойства наноуглеродных плёнок, полученных сублимацией на поверхности на 6H-SiC // Физика и техника полупроводников. – 2013. – Т. 47. – С. 273-278.
18. Komissarov I.V. Micro Raman Investigation of Graphene Synthesized by Atmospheric Pressure CVD on Copper Foil from Decane // Physics Procedia. – 2015. – No. 72. – Р. 450-454.
19. Интернет-ресурс: http://journals.aps.org/prb/pdf/10.1103/PhysRevB.78.115404.
20. Wang, Zegao; Li, Pingjian; Chen, Yuanfu; Liu, Jingbo; Qi, Fei; Tian, Hongjun; Zheng, Binjie; Zhou, Jinhao. Air-stable n-type doping of graphene from overlying Si3N4 film // Applied Surface Science. – 2014/7/15. – Vol. 307. – P. 712-715,
21. Kang H.-C. Epitaxial graphene top-gate FETs on silicon substrates // Solid-State Electronics. – 2010. – Vol. 54. – P. 1071-1075.
22. Jawad ul-Hassan, Winters M., Ivanov I.G., Habibpour O., Zirath H., Rorsman N. and Janzйn Erik. Quasi-free-standing monolayer and bilayer graphene growth on homoepitaxial on-axis 4H-SiC(0001) layers // Carbon. – 2015. – Vol. 82. – P. 12-23.

Comments are closed.