中國(guó)電科55所石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管取得重大突破
日前,中國(guó)電科55所在石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管研制上取得重大突破,實(shí)現(xiàn)了功率增益、截止頻率兩倍于國(guó)際最高水平(研究成果已向國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊投稿),引起國(guó)際同行關(guān)注,在石墨烯基射頻電子的發(fā)展方向上邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。
為深入挖掘石墨烯電子器件的潛力,55所科研工作者利用石墨烯優(yōu)良的機(jī)械韌性開(kāi)發(fā)出抗形變的柔性電子器件,在柔性PET襯底上制備出了頻率性能具有國(guó)際領(lǐng)先水平的石墨烯晶體管,同時(shí)證實(shí)了其優(yōu)異的抗形變性能。這一成果的取得,為柔性電子的發(fā)展注入了新的活力,有望于未來(lái)實(shí)現(xiàn)穿戴式、植入式電子裝備的跨越發(fā)展。
當(dāng)前半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展日新月異,在新材料、新器件的研究中搶占先機(jī)已成為衡量一個(gè)企業(yè)未來(lái)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。作為我國(guó)電子元器件研究的骨干單位,55所已在砷化鎵、氮化鎵、磷化銦等新型電子器件研制上取得了累累碩果,并先后在裝備的更新?lián)Q代中發(fā)揮了關(guān)鍵作用,這些成果的取得也更加堅(jiān)定了55所將“自主創(chuàng)新”作為企業(yè)發(fā)展核心動(dòng)力的信心。
石墨烯是人類發(fā)現(xiàn)的首例具有獨(dú)立二維結(jié)構(gòu)的材料。目前,世界各國(guó)紛紛將石墨烯及其應(yīng)用技術(shù)研發(fā)作為長(zhǎng)期戰(zhàn)略予以重點(diǎn)關(guān)注,以搶占這一新興科技的制高點(diǎn)。
2010年,當(dāng)石墨烯優(yōu)異性能剛引起人們關(guān)注的時(shí)候,55所就對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)研,在了解到石墨烯具有超高的電子遷移率以及飽和速度后,就將其視為實(shí)現(xiàn)下一代THz技術(shù)的有力競(jìng)爭(zhēng)者之一,把石墨烯材料制備和器件研制列入重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃,同期開(kāi)展了相關(guān)研究。
然而,這種直接跨越維度(從三維到二維)發(fā)展起來(lái)的新材料,在研究初期就帶來(lái)不少困惑:不僅金屬性的能帶結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料存在巨大的差異,而且二維結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)也讓很多常規(guī)的半導(dǎo)體工藝難以“下手”。難以獲得高質(zhì)量的薄膜材料、接觸散射下遷移率衰退明顯、金屬粘附性差等非常規(guī)的工藝問(wèn)題出現(xiàn)在器件研制過(guò)程中,導(dǎo)致了多次實(shí)驗(yàn)的失敗。
正確方向上堅(jiān)持、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)中積累以及不破不立下創(chuàng)新,永遠(yuǎn)是科研進(jìn)步的基礎(chǔ),也是55所科研工作者賴以自傲的優(yōu)秀品質(zhì)。在不斷總結(jié)前期的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)基礎(chǔ)上,逐漸了解石墨烯的特殊性能,并針對(duì)性的開(kāi)發(fā)了一系列非常規(guī)的工藝技術(shù),石墨烯晶體管的各項(xiàng)性能得到逐步提升。