[发明专利]包括多个石墨烯沟道层的石墨烯电子器件

说明书

技术领域

本公开涉及包括多个分离的石墨烯沟道层的石墨烯电子器件。

背景技术

具有2维六边形碳结构的石墨烯是能代替半导体的新材料。石墨烯是零隙半导体并且在室温下具有100,000cm²v^-1s^-1的迁移率，该迁移率大约比硅的迁移率高100倍。因此，石墨烯能被应用到诸如射频(RF)器件的高频器件。

当形成具有10nm或更小的石墨烯沟道宽度的石墨烯纳米带(graphene nano-ribbon，GNR)时，由尺寸效应形成带隙。使用GNR，能制造可以在室温下工作的场效应晶体管。

石墨烯电子器件指的是包括石墨烯的电子器件，诸如场效应晶体管或RF晶体管。

发明内容

提供的是一种具有多个石墨烯沟道层的石墨烯电子器件，其中漏电流和电流增益特性提高。

附加的方面将在随后的描述中部分地阐述，并且将由该描述而部分地清楚，或者可以通过本实施方式的实践而习知。

根据本发明的一方面，提供一种具有多个石墨烯沟道层的石墨烯电子器件，该石墨烯电子器件包括：基板；形成在该基板上的栅电极；第一栅绝缘膜，覆盖该基板上的栅电极；多个石墨烯沟道层，形成在第一栅绝缘膜上，并且在多个石墨烯沟道层之间具有第二栅绝缘膜；以及源电极和漏电极，连接到多个石墨烯沟道层的每个的两边缘。

该多个石墨烯沟道层可以包括在第一栅绝缘膜上的第一石墨烯沟道层以及在第二栅绝缘膜上的第二石墨烯沟道层。

该栅电极可以被嵌入在该基板中，且该栅电极的上表面接触第一栅绝缘膜。

该基板可以是作为栅电极的导电基板。

第二栅绝缘膜可以具有从大约10nm到大约200nm范围的厚度。

源电极和漏电极可以形成在第一和第二石墨烯沟道层上以分别接触第一和第二石墨烯沟道层的两边缘。

第一石墨烯沟道层可以具有大于第二石墨烯沟道层的长度。

第二栅绝缘膜可以由选自硅氧化物、硅氮化物、铪氧化物和铝氧化物构成的组的材料形成。

根据本发明的另一方面，提供一种具有多个石墨烯沟道层的石墨烯电子器件，该石墨烯电子器件包括：基板；形成在该基板上的多个石墨烯沟道层，在多个石墨烯沟道层之间具有第二栅绝缘膜；源电极和漏电极，连接到该石墨烯沟道层的每个石墨烯沟道层的两边缘；第一栅绝缘膜，覆盖位于该源电极和该漏电极之间的该多个石墨烯沟道层；以及栅电极，形成在第一栅绝缘膜上。

附图说明

通过下文结合附图对实施方式的描述，这些和/或其它方面将变得更加清楚且更易于理解，附图中：

图1是示意性截面图，示出了根据本发明实施方式的石墨烯电子器件的结构；

图2到图4是曲线图，示出了根据本发明实施方式的具有两个石墨烯沟道层的石墨烯电子器件和具有单个石墨烯沟道层的石墨烯电子器件的模拟结果；以及

图5是示意性截面图，示出了根据本发明另一实施方式的石墨烯电子器件的结构。

具体实施方式

现在将详细参考实施方式，实施方式的实例在附图中示出。在附图中，为了清楚而夸大了层和区域的厚度，相似的附图标记始终指代相似的元件。

图1是示意性截面图，示出了根据本发明实施方式的石墨烯电子器件100的结构。

参考图1，栅电极120嵌入在基板110的表面中。栅电极120可以由导电材料例如铝形成。栅电极120的除上表面之外的所有侧表面被基板110围绕。基板110可以是硅基板。

本发明不局限于栅电极120的埋置。例如，栅电极120可以形成为仅有栅电极120的下表面可以接触基板110的上表面。而且，基板110可以是导电基板，并作为栅电极工作以代替栅电极120。

覆盖栅电极120的第一栅绝缘膜131形成在基板110上。第一栅绝缘膜131可以通过使用硅氧化物，硅氮化物，铪氧化物或铝氧化物而形成为从大约10nm到大约200nm范围的厚度。

第一石墨烯沟道层141形成在第一栅绝缘膜131上。第一石墨烯沟道层141可以通过转换(transferring)单层石墨烯或双层石墨烯而形成。

第二栅绝缘膜132形成在第一石墨烯沟道层141上。第二栅绝缘膜132形成为暴露第一石墨烯沟道层141的两边缘。第二石墨烯沟道层142形成在第二栅绝缘膜132上。第二石墨烯沟道层142与第一石墨烯沟道层141分离。