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NEC希望在5年内利用印刷法形成RFID标签(2)
集萃丝印特印网  2010-06-29

    【集萃网观察】

  图3:实现“全印刷工艺” (a)NEC成功利用涂布法形成了碳纳米管FET的全部结构要素。(b)传导型为p型、载子迁移率约为0.01cm2/V?s的器件能够得到103的开关比。NEC数据。

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  当载子迁移率约为0.01cm2/V?s时,开关比能够达到103,通过控制通道部位的碳纳米管密度,“高载子迁移率有望同时得到实现”(NEC纳米电子研究所主任研究员二瓶史行)。

  NEC希望在5年内使利用印刷法形成于柔性底板的碳纳米管FET达到实用水平。设想用途为RFID标签等。在今后,“(NEC)将对照Si芯片,对其最低制造成本进行验证”(NEC纳米电子研究所研究部长万伸一)。

  石墨烯与纳米管分庭抗礼

  在晶体管通道材料中,石墨烯(graphene)的迅速崛起对碳纳米管形成了威胁。石墨材料具有可逐层分离的结构。石墨烯成为焦点的原因有二。第一,载子迁移率为20万cm2/V?s,高于碳纳米管。第二,结构为层状,易于作为通道材料使用。为了提高通态电流,碳纳米管需要方向一致并大量排列。而石墨烯无需如此困难的制造工艺。

  石墨烯通道FET潜力的发现者是IBM。该公司于2008年12月开发出了截止频率高达26GHz、栅极长度为150nm的石墨烯FET。最新数据显示,截止频率“已经提高到了50GHz”(该公司Avouris)。

  石墨烯能够形成于Si底板

  在此之前,石墨烯FET一直面临以下两个基本课题。如今,所有问题都看到了解决的希望。

  第一个课题是半导体通道特性优化技术。石墨烯虽然在单层状态下具备金属特性,但理论分析显示,“该材料在双层化后会出现带隙,具备半导体特性”(东京工业大学大学院理工学研究系物性物理学专业教授安藤恒也)(图4)。如果把双层石墨烯加工成细线(纳米带)状,带隙还能进一步扩大。借助此类器件结构方面的改进,石墨烯FET有望实现较高的开关比。

  

  图4:石墨烯的潜力备受关注(a)富士通研究所对于石墨烯FET工作速度的蒙特卡洛模拟实验。

  另一个课题是在Si底板上形成石墨烯通道的技术。在过去,石墨烯的形成方法一般是利用热处理改变SiC底板表面的原子排列。2008年,日本东北大学电气通信研究所教授尾?泰一等人的小组开发出了令SiC层在Si底板上外延生长,使其表面石墨烯化的方法。具体方法是在{110}面的Si底板上,通过自主开发的MBE(分子束外延)法,使晶格与该底板匹配的3C-SiC{111}层外延生长。然后通过高温退火改变SiC层表面的原子排列,形成石墨烯。该小组已经利用这种方法在Si底板上形成了通道长度为20μm的石墨烯FET,并对n型晶体管的工作情况进行了确认(图5)。

  

  图5:在Si底板上形成石墨烯FET 假设途径SiC缓冲层的漏电流(IGS和IGD)为已知条件计算出的通道电流。CREST小组数据,东北大学教授尾?泰一任该小组代表。

来源:技术在线

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