日前,中國電科55所在石墨烯場效應晶體管研制上取得重大突破,實現了功率增益、截止頻率兩倍于國際最高水平(研究成果已向國際頂級學術期刊投稿),引起國際同行關注,在石墨烯基射頻電子的發展方向上邁出了堅實的一步。
為深入挖掘石墨烯電子器件的潛力,55所科研工作者利用石墨烯優良的機械韌性開發出抗形變的柔性電子器件,在柔性PET襯底上制備出了頻率性能具有國際領先水平的石墨烯晶體管,同時證實了其優異的抗形變性能。這一成果的取得,為柔性電子的發展注入了新的活力,有望于未來實現穿戴式、植入式電子裝備的跨越發展。
當前半導體技術發展日新月異,在新材料、新器件的研究中搶占先機已成為衡量一個企業未來市場競爭力的關鍵因素。作為我國電子元器件研究的骨干單位,55所已在砷化鎵、氮化鎵、磷化銦等新型電子器件研制上取得了累累碩果,并先后在裝備的更新換代中發揮了關鍵作用,這些成果的取得也更加堅定了55所將“自主創新”作為企業發展核心動力的信心。
石墨烯是人類發現的首例具有獨立二維結構的材料。目前,世界各國紛紛將石墨烯及其應用技術研發作為長期戰略予以重點關注,以搶占這一新興科技的制高點。
2010年,當石墨烯優異性能剛引起人們關注的時候,55所就對其進行系統的調研,在了解到石墨烯具有超高的電子遷移率以及飽和速度后,就將其視為實現下一代THz技術的有力競爭者之一,把石墨烯材料制備和器件研制列入重點發展計劃,同期開展了相關研究。
然而,這種直接跨越維度(從三維到二維)發展起來的新材料,在研究初期就帶來不少困惑:不僅金屬性的能帶結構同傳統半導體材料存在巨大的差異,而且二維結構的特點也讓很多常規的半導體工藝難以“下手”。難以獲得高質量的薄膜材料、接觸散射下遷移率衰退明顯、金屬粘附性差等非常規的工藝問題出現在器件研制過程中,導致了多次實驗的失敗。
正確方向上堅持、嚴謹求實中積累以及不破不立下創新,永遠是科研進步的基礎,也是55所科研工作者賴以自傲的優秀品質。在不斷總結前期的經驗教訓基礎上,逐漸了解石墨烯的特殊性能,并針對性的開發了一系列非常規的工藝技術,石墨烯晶體管的各項性能得到逐步提升。