快重離子輻照調制石墨烯電學性能研究獲得進展

  

  石墨烯作為一種納米級的新型二維材料,在電學方面能夠實現亞微米級的彈道輸運及較高的載流子本征遷移率,有望成為新一代電子元器件的基材。然而目前重離子輻照對石墨烯基器件電學性能影響的研究工作較缺乏,輻照影響機理仍不清楚。 

  中科院近代物理所研究人員依托蘭州重離子加速器開展了快重離子輻照石墨烯晶體管引起電學性能改變的研究,取得了重要進展。 

  研究人員設計并制備了360具有不同長寬尺寸的石墨烯帶的背柵型場效應晶體管(GFET)。基于蘭州重離子加速器,通過改變入射離子的能量和電子能損,采用不同注量(5×108ions/cm2 – 5.4×1010 ions/cm2)的Ta束輻照GFET對比不同輻照注量條件下石墨烯的電學性質變化,發現快重離子輻照對石墨烯帶的電學性能有調制作用。在低注量(~109 ions/cm2 )下,快重離子輻照會提升GFET的性能,在較高注量(~1011 ions/cm2)下,GFET性能明顯退化。當石墨烯帶長寬比小于5時,離子注量109ions/cm2 - 4×1010ions/cm2范圍輻照后,GFET的電阻值減小(如圖a),載流子遷移率增大(如圖b 

  研究獲得了重離子輻照GFET電學性能優化的條件,在該條件下石墨烯載流子遷移率可提升約12倍。研究結果為石墨烯電學性能優化提供了新方法。 

  研究成果發表在工程技術類一區雜志: Carbon154 (2019) 244-253 Impact factor 7.082)。 

  文章鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622319308036 

 

a 不同長寬比石墨烯帶電阻比值隨輻照注量的變化情況。 

 

b 不同長寬比石墨烯帶空穴遷移率隨輻照注量的變化情況。 

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