可扩展生产高可靠的基于石墨烯的微芯片
Wenwen Zheng1, Sebastian Pazos1, Yue Yuan1
1Physical Science and Engineering Division, King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal, 23955-6900, Saudi Arabia.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|August 14, 2025
概括
在200mm晶圆上制造出高度可靠的石墨烯微芯片,使用六角化 (hBN) 作为门介电. 这些石墨烯晶体管表现出卓越的稳定性和大规模生产的可扩展工艺.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 石墨烯独特的电子特性为先进的电信和传感器件提供了潜力.
- 石墨烯集成电路由于材料缺陷,特别是在接口上,在晶圆尺度上面临可靠性挑战.
研究的目的:
- 在200mm晶圆上制造高可靠的基于石墨烯的微芯片.
- 为了证明六角化 (hBN) 作为门介电器提高石墨烯晶体管稳定性的有效性.
主要方法:
- 在200mm晶圆上制造石墨烯晶体管和频率倍增器,使用多项目晶圆带外带.
- 使用多层六角化 (hBN) 作为石墨烯晶体管的门介电.
- 通过循环测试和分析歇斯底里和参数转移来描述晶体管可靠性.
主要成果:
- 使用hBN门介电材料的石墨烯晶体管表现出创纪录的可靠性.
- 超低歇斯底里 (<20mV) 和在当前状态和电荷中立点的微不足道的变化被观察到,即使在2100个周期后.
- 与使用金属氧化物介电材料 (HfO2,Al2O3) 的设备相比,hBN/石墨烯晶体管的稳定性明显优越.
结论:
- 多层hBN是一种高效的门介电器,可提高石墨烯晶体管的可靠性.
- 开发的制造工艺可扩展,用于大规模生产稳定的基于石墨烯的微芯片.
- 这些发现为电信和传感应用中可靠的石墨烯电子铺平了道路.
