IBM通过量产工艺试制出fT100GHz的石墨烯FET

美国IBM开发出了截止频率（fT）为100GHz的石墨烯（Graphene）FET。由此未来实现工作频率达到THz级FET的可能性变得更大。

石墨烯是一种碳原子呈6角形网眼状连接的片状材料。借助石墨烯可将载流子迁移率提高到1万cm2/Vs以上，因此，旨在将其应用于晶体管沟道层以及LSI布线的研发活动方兴未艾。

此次开发的元件其关键之处大致有两点。一是在2英寸的SiC晶圆上，在1450℃温度下通过2分钟的外延生长形成1～2层的石墨烯（图1）。以往，IBM是将从石墨上剥取的石墨烯切片置于硅底板上制作FET的，而“此次采用了更适合量产的方法”（IBM）。在这种情况下，fT比以往的FET升高。此次FET的载流子迁移率为800～1500cm2/Vs，该数值比硅还要高。

另一个关键点是，在封装石墨烯以及源漏极的材料上下了工夫。“如果在石墨烯上直接形成金属氧化物的栅极绝缘层，均一性方面会存在问题。为此，此次通过旋压覆盖（SpinCoat）法涂覆了有机材料之后，形成了氧化物膜”（IBM）。尽管如此，“这种FET过了3个月仍然工作良好”，此次的改进不会影响到元件的使用寿命。

虽然100GHz的fT值高达采用硅的相同栅极长度的MOSFET的2.5倍，但与化合物半导体相比还很小。IBM表示，“设计方面的优化有待以后进行，性能的改善余地还相当大”。在此基础上，该公司预计通过制造工艺的微细化，将fT提升到THz级。

图1：采用适合量产的方法进行制作，并提高性能图为IBM在石墨烯FET的栅极长度以及截止频率方面的以往研究成果与此次结果。最初，是将石墨烯从石墨上剥离下来，置于形成了SiO2绝缘层的硅底板上，由此形成元件。此次，是在SiC底板上使石墨烯完成外延生长。

但是，石墨烯通常没有带隙。因此，此次制作的石墨烯FET“不能作为逻辑IC使用。但可用于雷达的放大器等必需高频率工作的模拟电路”（IBM）。