Quantum Capacitance Limited Vertical Scaling of Graphene Field-Effect Transistor

石墨烯 量子电容 材料科学 电容 栅极电介质 电介质 光电子学 栅氧化层 氧化物 晶体管 场效应晶体管 石墨烯纳米带 缩放比例 氧化石墨烯纸 纳米技术 电压 电气工程 物理 电极 几何学 冶金 数学 工程类 量子力学
作者
Huilong Xu,Zhiyong Zhang,Zhenxing Wang,Sheng Wang,Xuelei Liang,Lian-Mao Peng
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:5 (3): 2340-2347 被引量:116
标识
DOI:10.1021/nn200026e
摘要

A high-quality Y2O3 dielectric layer has been grown directly on graphene and used to fabricated top-gate graphene field-effect transistors (FETs), and the thickness of the dielectric layer has been reduced continuously down to 3.9 nm with an equivalent oxide thickness (EOT) of 1.5 nm and excellent insulativity. By measuring CV characteristics of two graphene FETs with different gate oxide thicknesses, the oxide capacitance and quantum capacitance are retrieved directly from the experimental CV data without introducing any additional fitting process and parameters, yielding a relative dielectric constant of κ=10 for Y2O3 on graphene and an oxide capacitance of about 2.28 μF/cm2. It is found that for a rather large gate voltage range, this oxide capacitance is comparable and sometimes even larger than the quantum capacitance of graphene. Since the total gate capacitance is determined by the smaller of the oxide and quantum capacitance, our results show that not much further improvement can be gained via further vertical scaling down of the gate oxide, suggesting that Y2O3 may be the ultimate dielectric material for graphene. It is also shown that the Y2O3 gate dielectric layer with EOT of 1.5 nm may also satisfy the ultimate lateral scaling requirement on the gate length of graphene FET and be used effectively to control a graphene FET with a gate length as small as 1 nm.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研通AI6.3应助Brave采纳,获得10
刚刚
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
吴晨曦应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得30
4秒前
4秒前
liujunhong完成签到,获得积分10
5秒前
大力的冬萱完成签到,获得积分10
5秒前
nan完成签到,获得积分10
8秒前
long完成签到,获得积分10
11秒前
眯眯眼的安雁完成签到 ,获得积分10
11秒前
charleslam完成签到,获得积分10
15秒前
唠叨的逍遥完成签到,获得积分10
16秒前
小狮子完成签到 ,获得积分10
16秒前
Hindiii完成签到,获得积分0
19秒前
20秒前
东方元语完成签到,获得积分0
20秒前
提笔完成签到 ,获得积分10
21秒前
jj完成签到,获得积分10
22秒前
ys完成签到 ,获得积分10
23秒前
28秒前
tszjw168发布了新的文献求助10
30秒前
raccoon完成签到,获得积分10
31秒前
木子林希儿完成签到,获得积分10
32秒前
chen完成签到 ,获得积分10
35秒前
无极微光完成签到,获得积分0
37秒前
踏实的酸奶完成签到,获得积分10
37秒前
27完成签到 ,获得积分10
37秒前
跳跃的盼曼完成签到 ,获得积分10
41秒前
破茧完成签到 ,获得积分10
41秒前
44秒前
酷炫迎波完成签到,获得积分10
44秒前
木子林夕完成签到,获得积分10
46秒前
Lynn完成签到 ,获得积分10
46秒前
刘丽梅完成签到 ,获得积分0
46秒前
咕噜噜完成签到 ,获得积分10
48秒前
芋泥小天才完成签到 ,获得积分10
53秒前
READ发布了新的文献求助10
53秒前
BASS完成签到,获得积分10
54秒前
清水完成签到 ,获得积分10
54秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 1000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7185977
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8824059
关于积分的说明 18632569
捐赠科研通 6815564
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3173386
关于科研通互助平台的介绍 2322522
邀请新用户注册赠送积分活动 2147726