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开发石墨烯 提高高频信号传输速度

DGIST信息与通信工程部开发了一种基于石墨烯的高性能传输线,与高频现有金属相比,其电子工作速度得到改善。预计这将为下一代的高速半导体和通信设备做出巨大贡献,其处理速度比现有设备快得多。

DGIST于5月2日星期四宣布,Jae Eun Jang教授的团队在信息和通信工程系研究了单层石墨烯的高频传输特性,并开发出一种高性能,高频率的传输线,石墨烯内的器件浓度。该结果表明高频传输的特性有很大改进,可以取代现有高速半导体处理中使用的金属,并且有望在未来作为石墨烯传输线的潜在用途。

由于半导体器件的高集成度和高​​速度,传输器件之间的信号的金属线的电阻在几何上增加,达到允许的电流密度的极限。为解决这一问题,石墨烯和碳纳米管等碳基纳米结构被认为是现有金属的替代品,已引起人们的关注,成为下一代新材料。

然而,石墨烯具有六方形碳阵列,具有0.3nm的非常薄的厚度,电导率是铜的100倍,并且电子迁移率比硅快100倍。因此,已经提到它可以代替现有的金属和半导体材料作为电子材料。然而,纯石墨烯具有太低的1012cm-2的器件浓度,具有纳米的薄结构特征,这导致石墨烯的过高的电阻。

为了克服这些限制,张教授的团队进行了一项研究,通过提高石墨烯内部的器件浓度来改善石墨烯的高频传输特性。通过结合石墨烯和无定形碳,该团队增加了石墨烯的器件浓度并增强了石墨烯的电特性。增加的石墨烯的高频传输为-8dB,这可以与具有数百纳米尺寸的金属纳米线相比。

该团队还证明,石墨烯内部的缺陷会降低石墨烯的高频传输,并开发出一种新的,稳定的掺杂技术,可最大限度地减少内部缺陷。这种新的掺杂技术将石墨烯的器件浓度提高了2倍1013cm-2,并显示出稳定的热性能和电学特性。

由张教授的研究团队开发的高频石墨烯传输线显示出高信号传输效率和稳定的工作特性,可应用于现有半导体工业的金属布线加工以及下一代集成电路。

信息与通信工程系的Jae Eun Jang教授说:“随着器件技术的发展,传输线是半导体研究领域的一项非常重要的技术。我们开发了一种核心基础技术,可以增强石墨烯的高频传输能力。由于纳米工程,电子工程和物理专家的融合研究成果,我们期望在MMIC和RFIC等高频电路上使用石墨烯。

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