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
1秒前
咩咩羊完成签到,获得积分10
1秒前
fhbsdufh完成签到,获得积分10
1秒前
王66发布了新的文献求助10
1秒前
周小熊完成签到 ,获得积分10
2秒前
Yangyang应助直率夏烟采纳,获得200
2秒前
lys发布了新的文献求助10
3秒前
bkagyin应助JennyQi采纳,获得10
4秒前
66wudi完成签到,获得积分10
5秒前
所所应助英俊的冰棍采纳,获得10
6秒前
居居子完成签到,获得积分10
6秒前
木耳完成签到,获得积分10
6秒前
zl完成签到,获得积分10
6秒前
Recreat发布了新的文献求助10
7秒前
爱笑人达完成签到,获得积分20
7秒前
Nature完成签到,获得积分10
8秒前
洛莫完成签到,获得积分10
9秒前
明亮冰颜完成签到,获得积分10
10秒前
Gao完成签到,获得积分10
10秒前
yjh123应助大嘻采纳,获得10
10秒前
Ai关闭了Ai文献求助
11秒前
动人的乾发布了新的文献求助10
11秒前
默默早晨完成签到 ,获得积分10
11秒前
FashionBoy应助菲子笑采纳,获得10
11秒前
李爱国应助ccy采纳,获得10
12秒前
12秒前
完美世界应助ddd采纳,获得10
12秒前
虚幻莫茗完成签到,获得积分20
13秒前
13秒前
14秒前
14秒前
Orange应助FengYun采纳,获得10
15秒前
煎饼煎饼完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
16秒前
16秒前
17秒前
unique完成签到,获得积分10
17秒前
生动的访琴完成签到,获得积分10
17秒前
wxy发布了新的文献求助10
17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 7191778
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8828533
关于积分的说明 18639238
捐赠科研通 6826673
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3175471
关于科研通互助平台的介绍 2327137
邀请新用户注册赠送积分活动 2149893