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烯碳科技 |2015/7/10 15:57:01 | 分享到:

     美国ibm公司利用以石墨烯作通道的晶体管(gfet)等制成了混频器ic。从gfet的形成、层叠到电感器和布线的集成,均在晶圆上一次性制成,首次展现了采用石墨烯的ic量产的可能性。

      此次制成的混频器ic因尺寸非常小,显示出了其特性温度依存性小,而且可在10ghz的大带宽工作等出色性能。ibm称今后的目标是将gfet混载于更复杂的电路中。

      混频器是无线通信中用于调制频率的电路。此次的混频器ic由1个栅极长为550nm的gfet、2个电感器以及4个端子焊盘等组成(图1)。试制芯片的尺寸约为900μm×600μm。

      试制时,首先用热分解法令石墨烯膜在sic基板上外延生长。具体为,把sic基板的表面加热至1400℃,只令si从表面2~3层的sic结晶中脱离出来。剩下的c会自动形成石墨烯膜。该石墨烯膜显示出n型半导体的特性。

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      图中展示了ibm开发的混频器ic。在利用热分解法形成石墨烯后,依次制作布线层的源漏电极、栅极电极及电感器。栅极长为550nm,通道宽度为30μm。

      在该石墨烯膜上制作掩模,使用基于电子光束(eb)的光刻技术在石墨烯膜上形成图案。然后,层叠源漏电极。在形成作为栅极绝缘膜的al2o3后,形成栅极电极。接着通过使用垫片叠加al层,以eb加工成电感器。

      在评价此次的试制品时,确认了其可按照设计工作。即输入4ghz的局部振荡(lo)频率和3.8ghz的模拟信号时,输出了这两种频率的和7.8ghz及差200mhz。

     此次混频器ic使用了高价的sic基板,这是其实用化所面临的主要课题。不过,与使用gaas、工作频率为几ghz的混频器ic产品相比,还是有其优势的。因为现有混频器ic无法混载电感器,需要外置被动部件。

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