場(chǎng)效應(yīng)管(FET)是一種具有pn結(jié)的正向受控作用的有源器件，它是利用電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出電流的大小，其輸入端pn一般工作于反偏狀態(tài)或絕緣狀態(tài)，輸入電阻很高，柵極處于絕緣狀態(tài)的場(chǎng)效應(yīng)管，輸入阻抗很大。目前廣泛應(yīng)用的是SiO2為絕緣層的絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管，稱為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱MOSFET。以功能類型劃分，MOSFET分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種，其中耗盡型與增強(qiáng)型主要區(qū)別是在制造SiO2絕緣層中有大量的正離子，使在P型襯底的界面上感應(yīng)出較多的負(fù)電荷，即在兩個(gè)N型區(qū)中間的P型硅內(nèi)形成一層N型硅薄層而形成一個(gè)導(dǎo)電溝道，所以在VGS＝0時(shí)，有VDS作用時(shí)也有一定的ID(IDSS)；當(dāng)VGS有電壓時(shí)(可以是正電壓或負(fù)電壓)，改變感應(yīng)的負(fù)電荷數(shù)量，從而改變ID的大小。VP為ID＝0時(shí)的-VGS，稱為夾斷電壓。

MOSFET的特點(diǎn)是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流。隨著微電子集成化的需要越來(lái)越高，F(xiàn)ET器件的尺寸也越來(lái)越小，而普通FET器件散熱性受材料本身限制很難有進(jìn)一步的提高，石墨烯由于其優(yōu)良的熱導(dǎo)率制作出的FET器件“完美”的解決該問(wèn)題。

自從場(chǎng)效應(yīng)管發(fā)明以來(lái)，人們一直嘗試將電場(chǎng)效應(yīng)應(yīng)用到金屬材料上，制造金屬基場(chǎng)效應(yīng)管。利用金屬制造晶體管不僅可以將尺度做小，而且可以降低功耗，并且使用頻率高于傳統(tǒng)半導(dǎo)體.但是由于金屬屏蔽效應(yīng)，電場(chǎng)在金屬中的穿透深度小于 1nm，因此制造金屬晶體管時(shí)需要使用原子級(jí)厚度的金屬薄膜。但是由于熱動(dòng)力學(xué)原因，當(dāng)金屬薄膜達(dá)到納米級(jí)別時(shí)不能穩(wěn)定存在。另外，對(duì)于金屬而言，電場(chǎng)效應(yīng)誘導(dǎo)的載流子濃度一般不會(huì)超過(guò) 1013cm-2，比納米尺度的金屬薄膜中的本征載流子濃度低幾個(gè)量級(jí)（近似可以忽略），通過(guò)電場(chǎng)效應(yīng)很難實(shí)現(xiàn)調(diào)制載流子濃度，因此利用金屬制造晶體管一直沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。

半金屬 Graphene不僅具有高載流子濃度和載流子遷移率，亞微米尺度的彈道輸運(yùn)特性和電場(chǎng)調(diào)制載流子特性，而且可以在室溫下穩(wěn)定存在，為 Graphene的實(shí)用化奠定了基礎(chǔ)。利用 Graphene制造的晶體管可以實(shí)現(xiàn)低功耗、高頻率、小型化等特性。由于 Graphene是半金屬性材料 （semi- metal），在狄拉克點(diǎn)處能帶交疊，沒(méi)有帶隙，因此很難實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)特性。為了使 Graphene可以應(yīng)用于晶體管的制造，通過(guò)各種方法在 Graphene中形成帶隙：

（1）通過(guò)對(duì)稱性破缺場(chǎng)或相互作用等使Graphene簡(jiǎn)并度降低，朗道能級(jí)發(fā)生劈裂，在導(dǎo)帶與價(jià)帶之間引入能隙。這方面工作目前主要集中在雙層Graphene上，通過(guò)摻雜、外加電場(chǎng)以及基底作用誘導(dǎo)等方式引入對(duì)稱破缺，實(shí)現(xiàn)人工調(diào)制能隙。

（2）對(duì)于弱無(wú)序體系，被弱屏蔽的庫(kù)侖相互作用可以改變帶粒子圖景，使 Graphene出現(xiàn)能隙 （量子霍爾鐵磁）。

（3）通過(guò)尺寸效應(yīng)或量子受限 （如Graphene nanoribbons）引入能隙。Barone等人通過(guò)密度泛函計(jì)算預(yù)言，對(duì)于手性納米帶，導(dǎo)帶與價(jià)帶間的帶隙隨著手性角的變化發(fā)生振蕩。對(duì)于某些類型的Graphene納米帶，通過(guò)調(diào)節(jié)納米帶寬，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)帶隙寬度的調(diào)節(jié) （能隙與納米帶寬之間存在反比關(guān)系）。

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