石墨烯半浮柵場效應晶體管的制備與電學特性研究

付愉新，徐夢鍵，郭旭光

（上海理工大學 光電信息與計算機工程學院，上海 200093）

引 言

2004年，曼徹斯特大學的Geim等分離石墨烯并證明了石墨烯以獨立狀態存在后，石墨烯獨特的物理和光學性質引起了廣泛的研究興趣[1]。作為一種零帶隙的半導體材料，石墨烯的載流子有效質量為零，其載流子的本征遷移率可以達到2×105cm2V-1s-1[2]。石墨烯的導電性和透明性使其可被用于透明導電電極材料，并且其良好的平面特性可以與CMOS集成電路工藝相容[3-4]。石墨烯的研究與生長技術不斷成熟促進了石墨烯在各類光電子設備領域的應用，使其有望成為未來信息、能源、醫療和機械領域的重要材料。當前，對于石墨烯射頻晶體管[5]、石墨烯傳感器[6]、石墨烯存儲器[7-8]以及相關光學器件和量子器件[9-11]等方面的研究已經取得了一定成果。

迄今為止，石墨烯因為其機械柔性和電荷捕獲能力已經被廣泛應用到非易失性存儲器結構。2016年，Vu等報道了一種雙端浮柵存儲器，即由單層MoS2/h-BN/單層石墨烯垂直堆疊制成的隧道隨機存取存儲器[12]。他們以石墨烯作為浮柵，通過向漏極施加不同極性的電壓脈沖來實現電子或空穴向石墨烯浮柵的注入，以達到電子和空穴的存儲效果。2017年，Li等設計了基于半浮柵結構的WSe2場效應管，他們以石墨烯為半浮柵結構實現了非易失性可編程的P-N結，使得器件可以被應用于新型光電探測器[13]。2019 年Tran等確認設計了基于二硫化鉬/氮化硼/石墨烯異質結構的非易失性多位光電隨機存儲器，展現出了低寫入電壓下的極低暗電流，所提出的結構非易失性響應率很高，為 2×104A/W[14]。……