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​我院王程课题组碳基模拟集成电路研究取得进展
2022-05-03 22:40   官网_万博mantex在线网站、人工智能学院

近日,我院青年教师王程指导的先进材料与器件交叉实验室(X-Lab)研究团队在对基于石墨烯场效应管(graphene field-effect transistor, GFET)的电路集成化研究中取得创新性成果。日前,该成果以“Integrating homogeneous current-saturation graphene transistors into high-linearity amplifiers”为题在电子电路领域国际著名期刊IEEE Transactions on Electron Devices(IEEE TED,IEEE电子器件汇刊)第69卷(5期)发表(DOI:10.1109/TED.2022.3156902)。

IEEE TED是国际电气电子工程师学会(IEEE)旗下具有70年历史的经典汇刊,也是见证半导体电子工业诞生与发展的三大权威学术期刊(IEEE JSSC、IEEE EDL、IEEE TED)之一。此项成果系我院乃至我校首次作为第一完成单位和第一通讯单位登上该期刊。

此项研究基于批量流片加工的具有高度电气性能一致性的全固态石墨烯场效应管器件,通过二次蒸镀金属导线实现了无偏置共源级集成放大电路。本文首次以系统性的实验结果指出:石墨烯场效应管GFET相比于传统硅基MOSFET最显著的区别在于其栅极电压对漏极饱和电流的控制具有高度的线性关系。由于硅基MOSFET的栅控关系是二次函数关系,存在与生俱来的正负半周期畸变失真问题,而GFET的高度线性的特点则对微弱信号的精确模拟放大具有重要的积极意义。此外,本文还通过多个GFET器件串联集成对共源级电路的放大原理与增益设计原理进行了分析。与此同时,本文还通过实验指出,基于CMOS加工工艺实现GFET器件流片和片上GFET集成电路,其频响特性相比于传统硅基CMOS集成电路没有显著变化。以上研究结果为未来石墨烯集成电路和碳基集成电路发展进行了有益的先导性探索。

我院近年来锐意探索学术研究与学生培养的全新模式,实行了接轨国际的独立PI制度,大力支持青年教师独立开展研究工作。依托天津市无线移动通信与能量传输重点实验室,青年教师王程于2017年底被引进电通学院工作,组建先进材料与器件交叉实验室(X-Lab),以期填补学院在微电子学与半导体纳米器件研究领域的空白,应对“后摩尔时代”的科学技术挑战。此项研究工作由X-Lab团队联合海南大学叶巍翔教授团队、深圳技术大学贾原教授团队发起,研究生王福全、优秀本科生谢怡彤(未来工程师计划)等共同完成。目前课题组正在继续推进碳基集成电路、二维范德瓦耳斯异质结等前沿研究课题。

论文链接:https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9737312

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