Στην παρούσα εργασία σκοπός μας είναι η μελέτη και βελτιστοποίηση τρανζίστορ επίδρασης πεδίου από γραφένιο. Αρχικά, μελετήσαμε, επαφές παλλαδίου (Pd) σε γραφένιο και την επίδραση που είχαν στις επιδόσεις των τρανζίστορ, τον καθαρισμό της διεπιφάνειας παλλαδίου-γραφενίου με πλάσμα οξυγόνου για χρόνους έκθεσης 0, 5, 10, 15 και 20 δευτερολέπτων, πριν την εναπόθεση του μετάλλου, καθώς επίσης και την θερμική ανόπτηση υπό συνθήκες αέρα, κενού και ατμόσφαιρας υδρογόνου/αζώτου (Η2/Ν2) μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής των δειγμάτων. Τα μεγέθη που εξάγαμε από τον ηλεκτρικό χαρακτηρισμό ήταν η αντίσταση επαφής και η επιφανειακή αντίσταση του γραφενίου. Ακολούθως, μέρος της εργασίας ήταν η μελέτη του οξειδίου του Αφνίου (HfO2) ως διηλεκτρικό πύλης. Ο ηλεκτρικός του χαρακτηρισμός έγινε κατασκευάζοντας δομές μετάλλου-οξειδίου-μετάλλου και εξετάστηκε η αξιοπιστία του ως προς την τάση κατάρρευσης, το ρεύμα διαρροής αλλά και της μεθόδου εναπόθεσης του διηλεκτρικού. Δύο μέθοδοι εναπόθεσης χρησιμοποιήθηκαν, η θερμική εξάχνωση με χρήση τηλεβόλου ηλεκτρονίων και η ατομική εναπόθεση στρώματος. Τέλος, η εργασίας ολοκληρώθηκε με τη μελέτη των τρανζίστορ επίδρασης πεδίου από γραφένιο ως ολοκληρωμένη πλέον ηλεκτρονική διάταξη. Διαγράμματα Dirac, χαρακτηριστικές εξόδου, ηλεκτρική αντίσταση μεταξύ πηγής-απαγωγού και η διαγωγιμότητα, όπως αυτά πρόεκυψαν από τον ηλεκτρικό χαρακτηρισμό, εξεταστήκαν με βάση το πλάτος της πύλης των τρανζίστορ, το μήκος πηγής-απαγωγού και καναλιού.
(EL)
The purpose of this thesis is the study and optimization of field effect transistors based on graphene. Initially, we studied, palladium (Pd)- graphene contacts and their impact on the transistors performance, the O2 plasma cleaning of the Pd-graphene interface prior to metal deposition for exposure times of 0, 5, 10, 15, 20seconds, and the thermal annealing under air, vacuum and forming gas (H2/N2) conditions after the sample fabrication. The quantities that we extracted through the electrical characterization were the contact and graphene sheet resistance. Following, the second part of this thesis was the study of the hafnium oxide (HfO2) as a gate dielectric. Its characterization was accomplished by fabricating metal-oxide-metal (MOM) structures and its reliability was tested according to the breakdown voltage, leakage current, and the dielectric deposition method. The e-gun evaporation and atomic layer deposition were utilized to deposit the dielectric films. Finally, the thesis was concluded with the study of the graphene field effect transistors as completed device. Dirac diagrams, the output characteristics, the electrical source-drain resistance and transconductance, as were extracted through the electrical characterization, were studied as a function of the gate width, the source-drain distance and gate length.
(EN)
