Graphen basierte Hochfrequenztransistoren: Vom mikroskopischen Verständnis hin zum Hochleistungsbauelement

• Antragsteller: Dr.-Ing. Wolfgang Mertin; Professor Dr. Daniel Neumaier
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242788437

Die hohe Ladungstraegerkonzentration von Graphen und seine zweidimensionale Natur haben riesige Erwartungen an Graphen als Kanalmaterial in Hochfrequenz-Feldeffekttransistoren für eine zukünftige Elektronik geweckt. Obwohl sich diese Erwartungen hinsichtlich der erreichbaren Transitfrequenz teilweise schon erfüllt haben, liegen die Werte von praxisrelevanten Maßzahlen wie fmax oder die intrinsische Spannungsverstaerkung weit hinter denen etablierter Technologien zurück. In diesem Projekt werden wir die Hautprobleme - die schlechte Drainstromsaettigung und die hohen Kontaktwiderstände - in GFETs in einem gemeinsamen Ansatz von elektrischem Schaltungsdesign und Nanoanalytik angegangen. Mit Hilfe der Kelvin Probe Force Microscopy sollen die mikroskopischen Details der Ladungstraegermodulation auf der Drainseite des Transistors und der Stromtransport von der Elektrode zum Graphen untersucht werden. Basierend auf dem dabei gewonnenen Wissen wird ein mikroskopisches Verstaendnis der limitierenden Effekte entwickelt, welches es erlaubt, in Kombination mit einer einzigartigen Gategeometrie die Bauelemente mit Blick auf ein hohes fmax und eine hohe intrinsische Spannungsverstaerkung zu optimieren und sie näher an die Anforderungen realer Anwendungen zu treiben. Daher markiert dieses Projekt einen wichtigen Schritt in Richtung integrierter Hochfrequenzschaltungen auf der Basis von Graphen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1459: Graphene