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石墨烯基晶體管已被報道應用于高速器件，因其原子級厚度消除了基本遷移時間的限制。但是，目前已報道的石墨烯基區晶體管普遍采用隧穿發射結，然而隧穿發射結的勢壘高度嚴重限制了該晶體管作為高速電子器件的發展前景。為了克服這個問題，這里提出了一種石墨烯基異質結晶體管，其中石墨烯夾在硅層之間。一種垂直結構的硅-石墨烯-鍺晶體管被成功制備，通過單晶硅和單層石墨烯構造了肖特基發射結。所設計的肖特基發射結的電流達692 A cm-2，電容為41 nF cm-2，這使得器件總延遲時間縮短了1000倍以上，即器件的截止頻率由約1.0MHz提升至1.2GHz。經過進一步的工程設計，該半導體-石墨烯-半導體晶體管為超高速運行器件的發展奠定了重要基礎。
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Figure 1．裝置的設計與構造。（a）直接堆疊Si膜，單層石墨烯和Ge基底建造Si-Gr-Ge晶體管，（b）光學照片，（c）Si膜在石墨烯上的SEM圖，（d）晶體管的橫截面示意圖。
Figure 2. Si-Gr-Ge晶體管的肖特基發射結。（a）Si-Gr發射結在室溫下的I-V曲線，（b）電流-溫度相關曲線，（c）不同發射結情況下石墨烯基晶體管的電流比較，（d）不同發射結情況下石墨烯基晶體管的fa比較。
Figure 3. Si-Gr-Ge晶體管在常用基區模型下的電學特性表征。
Figure 4. Si-Gr-Ge晶體管的能帶圖。（a）無施加偏壓下的能帶圖，（b）給發射結施加一個大于零的正向偏壓時的能帶圖，（c）給集流體結施加一個大于零的反向偏壓時的能帶圖。?
該研究工作由中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心孫東明團隊于2019年發表在Nature Communications國際頂級期刊上。原文：A vertical silicon-graphene-germanium transistor（https://doi.org/10.1038/s41467-019-12814-1）
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