単一壁の炭素ナノチューブ薄膜ゲート電極を搭載した電気酸化エピタキシアルグラフェンチャネルフィールド効果トランジスタ
Palanisamy Ramesh1, Mikhail E Itkis, Elena Bekyarova
1Center for Nanoscale Science and Engineering, Department of Chemistry, University of California, Riverside, California 92521, USA.
Journal of the American Chemical Society
|September 30, 2010
まとめ
エピタキシアルグラフェン (EG) を窒素酸で電気化学的に酸化することで,新しい反応チャネルが形成され,電子特性が改善されます. このプロセスは,エネルギーギャップを開く他の化学方法とは異なり,グラフェンフィールド効果トランジスタの性能を向上させます.
科学分野:
- 材料科学 材料科学とは
- 電気化学 電気化学について
- 凝縮物質物理学 凝縮物質物理学
背景:
- シリコンカーバイド (SiC) 基板で栽培されたエピタキシアルグラフェン (EG) は,電子アプリケーションの有望な材料です.
- EGの電子特性に対する化学変化の影響を理解することは,デバイスの最適化に不可欠です.
- コヴァレント機能化のような既存の化学処理は,欠陥を導入し,電子バンド構造を変更することができます.
研究 の 目的:
- エピタキシアルグラフェンの電子特性に対する窒素酸を用いた電気化学的酸化による影響を調査する.
- グラファイトと比較して,電酸化時にEGで利用可能なユニークな反応チャネルを調査する.
- フィールド効果トランジスタ (FET) で化学処理されたEGの性能を評価する.
主な方法:
- エピタキシアルグラフェンを窒素酸で電気化学的に酸化する.
- 抵抗測定のためのマクロスコーピックグラフェンチャネルの製造.
- 温度依存の抵抗測定を用いたデバイスの性能の特徴化.
- 単一壁の炭素ナノチューブ電極付きグラフェンフィールド効果トランジスタの製造と試験.
主要な成果:
- 電気化学的酸化はEGに新しい反応チャネルを導入し,電解質の浸透を促進します.
- 電気酸化されたEGチャネルは,温度が下がるにつれて抵抗の対数式増加を示し,これは二次元電子ガスの特徴です.
- 電気酸化EGで製造されたグラフェンフィールドエフェクトトランジスタは,原始EGと比較してオンオフ比とキャリアモビリティの改善を示しています.
- この性能の向上は,欠陥のある上層の酸化後により高品質の内部グラフェン層が発見されたことによるものである.
結論:
- 窒素酸での電気化学的酸化は,グラフェンの電子特性を変更するための独特なアプローチを提供します.
- この方法は,コヴァレンント化学のアプローチとは対照的に,エネルギーギャップを導入することなく,グラフェンフィールド効果トランジスタの性能を向上させます.
- このプロセスは,電子機器の特性改善のために内部グラフェン層を活用する可能性を明らかにしています.
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