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我国科学家首次制备出石墨烯高速晶体管,延迟时间缩短千倍

10月29日,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心取得新的科研突破,该中心先进碳材料研究部科研人员首次制备出以肖特基结作为发射结的垂直结构晶体管“硅—石墨烯—锗晶体管”,成功将石墨烯基区晶体管的延迟时间缩短了1000倍以上,并将其截止频率由兆赫兹(MHz)提升至吉赫兹(GHz)领域,该研究成果近日在《自然·通讯》上线发表。

我国科学家首次制备出石墨烯高速晶体管,延迟时间缩短千倍

近年来,石墨烯作为性能优异的二维材料备受关注。将石墨烯作为基区材料制备晶体管,将极大提升晶体管的性能,为最终实现超高速晶体管奠定了基础,未来将有望在太赫兹(THz)领域的高速器件中应用。

石墨烯是目前已知的世界上最薄的材料(0.34nm),也是有史以来被证实的最结实的材料,强度可达130GPa,它具有极好的弹性,可被拉伸至自身尺寸的120%;电磁性能。电子在石墨烯中传输的阻力很小,在亚微米距离移动时没有散射,具有很好的电子传输性质,其中电子的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。

我国科学家首次制备出石墨烯高速晶体管,延迟时间缩短千倍

石墨烯具有极强的导热性能,单层石墨烯的热导率可达5000W/m·K,是室温下纯金刚石的3倍,金属铜的12倍。石墨烯还具有优良的透光性能,光子透过率高97.4%,其理论比表面积高达2630m2·g-1。

在产业化方面,国家在全国各地建立了多个石墨烯产业园和石墨烯联盟。贯穿石墨烯整个产业链,上游主要以原材料及设备为主;而石墨烯粉体、石墨烯纤维和石墨烯薄膜位于产业链的中游;下游应用广泛。

我国科学家首次制备出石墨烯高速晶体管,延迟时间缩短千倍

石墨烯在我国的发展迅猛,离不开国家政策的引导。从2012年的新材料产业“十二五”发展规划起,国家逐渐开始不断通过各种利好政策,推动石墨烯的产业化进程,而最近的新材料“十三五”规划也将石墨烯作为先导性产业。石墨烯国标的出台,对于行业的规范有重要意义,也说明国家正在通过政策进行引导,最为一个良好的开端,可以吸引更对的专业人才进入石墨烯的研究,有利于石墨烯产业链的拓展。

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