從中國科學院金屬研究所瀋陽材料科學國家研究中心獲悉，該中心先進炭材料研究部科研人員首次製備出以肖特基結作為發射結的垂直結構電晶體“矽-石墨烯-鍺電晶體”，成功將石墨烯基區電晶體的延遲時間縮短了1000倍以上，並將其截止頻率由兆赫茲（MHz）提升至吉赫茲（GHz）領域，未來將有望在太赫茲（THz）領域的高速器件中應用。10月25日，該研究成果在《自然·通訊》線上發表。

1947年，第一個雙極結型電晶體（BJT）誕生於貝爾實驗室，引領了人類社會進入資訊科技的新時代。過去的幾十年裡，提高BJT的工作頻率一直是人們不懈的追求，異質結雙極型電晶體（HBT）和熱電子電晶體（HET）等高速器件相繼被研究報道。然而，當需要進一步提高頻率時，這些器件便遭遇到瓶頸：HBT的截止頻率最終被基區渡越時間所限制，而HET則受限於無孔、低阻的超薄金屬基區的製備難題。

近年來，石墨烯作為效能優異的二維材料倍受關注，人們提出將石墨烯作為基區材料製備電晶體，其原子級厚度將消除基區渡越時間的限制，同時其超高的載流子遷移率也有助於實現高品質的低阻基區。

“目前已報道的石墨烯基區電晶體普遍採用隧穿發射結，然而隧穿發射結的勢壘高度嚴重限制了該電晶體作為高速電子器件的發展前景。”該研究團隊負責人表示。他們通過半導體薄膜和石墨烯轉移工藝，首次製備出以肖特基結作為發射結的垂直結構的矽-石墨烯-鍺電晶體。

該研究人員表示，與已報道的隧穿發射結相比，矽-石墨烯肖特基結表現出目前最大的開態電流和最小的發射結電容，從而得到最短的發射結充電時間，使器件總延遲時間縮短了1000倍以上，器件的截止頻率由約1.0MHz提升至1.2GHz。

據悉，我科研人員同時對器件的各種物理現象進行了分析，並基於實驗資料建模發現了該器件具有工作於太赫茲領域的潛力，這將極大提升石墨烯基區電晶體的效能，為未來最終實現超高速電晶體奠定了基礎。