ACS Nano：具有长期稳定性和可靠性的原子级精确石墨烯纳米带晶体管

成果介绍

自下而上合成的原子级精确石墨烯纳米带(GNRs)在高性能场效应晶体管(FETs)中表现出良好的电子性能。利用GNRs制造FETs（GNRFETs）的可行性已经得到证实，并将继续努力进一步提高其性能。然而，它们的长期稳定性和可靠性仍未得到探索，这与它们在实际应用中的性能一样重要。

有鉴于此，近日，美国亚利桑那大学Zafer Mutlu等利用9原子宽的扶手椅型GNRs制作了短沟道FETs(9-AGNRFETs)。本文揭示了9-AGNRFETs的导通状态电流(I_ON)性能在连续的全晶体管开关逻辑周期中显著恶化，这既没有被证明也没有被考虑过。为了解决这个问题，本文直接在这些器件上沉积了薄~10 nm厚Al₂O₃原子层沉积(ALD)层。本文全面研究了Al₂O₃沉积前后GNRFETs的完整性、兼容性、电学性能、稳定性和可靠性。结果表明，观察到的电学器件性能下降很可能是由于多个测量周期的接触电阻下降。本文成功地证明了具有Al₂O₃层的器件可以连续工作数千个完整循环而不会出现任何退化。本文的研究为GNR晶体管的稳定性和可靠性提供了有价值的见解，有望促进其大规模集成到实际应用中。

图文导读

图1. 9-AGNRs的表面合成。

图2. 9-AGNRFETs的制造。

图3. 在9-AGNRFETs上ALD沉积Al₂O₃。

图4. 9-AGNRFETs的输运测试。

文献信息

Atomically Precise Graphene Nanoribbon Transistors with Long-Term Stability and Reliability

（ACS Nano, 2024, DOI:10.1021/acsnano.4c04097）

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c04097