Structure and Electrical Characteristics of Graphene Field Effect Transistors
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2011
Department
Major/Subject
Optoelektroniikka
Mcode
S-104
Degree programme
Language
en
Pages
61
Series
Abstract
Työn tavoitteena oli tehdä kirjallisuuskatsaus grafeeni-transistoreista ja mallintaa Aalto Yliopiston Nanoteknologian tutkimusryhmän valmistamia grafeenikanavatransistoreja (engl. field-effect transistor). Työn alkuvaiheessa havaittiin, että kirjallisuudesta löytyy muutamia grafeenikanavatransistorimalleja, jotka pohjautuvat puolijohdekanavatransistoreihin. Työssä mitattiin grafeeni-kanavatransistorien DC-käyttäytymistä ja tarkoituksena oli tehdä radiotaajuusmittauksia SiC-grafeenitransistoreista sekä CVD grafeenitransistoreista. Radiotaajuusmittauksia ei kuitenkaan kyetty tekemään SiC-transistoreista, koska transistorien kontaktiresistanssi oli liian suuri ja näin ollen katkotaajuus liian alhainen. CVD-grafeenitransitoreille tehtiin S-parametrimittaukset ja laskettiin piensignaalimallin parametrit. CVD grafeenikanavatransistorien katkotaajuudeksi saatiin 80 MHz, joka on samaa suuruusluokkaa laskennallisen katkotaajuuden kanssa. Työssä käytettiin jo olemassaolevaamallia transistorin DC-parametrien, varauksenkuljettajien liikkuvuus, jäännösvarauksenkuljettajatiheys ja kontaktiresistanssi, selvittämiseksi. Mallille suoritettiin validointi (engl. k-fold crossvalidation).The goal of this master's thesis was to write a literature survey of graphene transistors, and to measure and model the graphene field-effect transistors (GFET) fabricated by Nanotechnology research group at Aalto University. Direct current (DC) and radio frequency (RF) measurements were performed on graphene field-effect transistors to find out the DC and RF properties. Two sets of GFETs were measured, first chip was fabricated with SiC process and the second with CVD process. The SiC GFET impedance levels were too high to measure RF properties. RF-measurements were performed on CVD GFETs. The CVD GFET cut-off frequency was found to be approximately 80 MHz, which is in the same range as the calculated cut-off frequency. MOSFET small-signal model was used for GFETs and the model parameters are presented. The results of the DC measurements were analyzed and the data was fitted according to an existing device resistance model. The curve-fit to total device resistance gives estimations on parameters such as contact resistance, residual charge carrier concentration and conductivity mobility. The model was validated using k-fold cross validation.Description
Supervisor
Lipsanen, HarriThesis advisor
Stadius, KariRyynänen, Jussi
Keywords
graphene, GFET, SiC, graphene electrical models, S-parameter measurement, CVD graphene, grafeeni, GFET, SiC grafeeni, CVD grafeeni, MOSFET, piensignaalimalli