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중국과학원 금속 연구소 산하 선양(瀋陽) 재료과학 국가연구 센터 연구팀이 반도체 박막과 그래핀 이전 공법을 제시하였으며, 최초로 쇼트키 접합(schottky junction)을 이미터 접합(emitter junction)으로 사용하는 수직 구조를 보유한 실리콘-그래핀-게르마늄 트랜지스터를 개발함.

이미 보도된 터널링(Tunneling) 이미터 접합(emissive junction)과 비교해 보면, 실리콘-그래핀 쇼트키 접합은 현재 최대의 ON 상태 전류(ON state current)(692 A cm^-2 @ 5V)와 최소의 이미터 접합 전기 용량(41 nF cm^-2)을 보유한 것으로 나타났으며, 제일 짧은 이미터 접합 충전시간(118 ps)을 취득할 수 있고, 디바이스의 총 지연 시간을 1,000배 이상(128 ps) 단축시키고, 디바이스의 차단 주파수(cut-off frequency)를 1.0 MHz 수준으로부터 1.2 GHz 수준까지 향상시킬 수 있는 것으로 나타났음. 비교적 무거운 게르마늄을 도핑 한 기판(0.1 Ω cm) 사용을 통해 공통 베이스 이득(common-base gain)이 1 수준에 접근하고 파워 이득이 1보다 큰 트랜지스터를 실현할 수 있는 것으로 나타났으며, 디바이스의 각 종 물리 현상에 대한 분석 및 실험 데이터에 기반을 둔 모델링을 통해 해당 디바이스가 테라헤르츠 분야에서 작업할 수 있는 잠재력을 보유하고 있다는 점을 발견하였음.

□ 이번 연구를 통해 그래핀 베이스 트랜지스터 성능을 극도로 향상시켰으며, 향후 최종적으로 초고속 트랜지스터를 개발할 수 있는 중요한 기반을 구축하였음.

본 연구 성과는 Nature Communications지에 게재됨