美國(guó)IBM公司利用以石墨烯作通道的晶體管（GFET）等制成了混頻器IC。從GFET的形成、層疊到電感器和布線的集成，均在晶圓上一次性制成，首次展現(xiàn)了采用石墨烯的IC量產(chǎn)的可能性。
此次制成的混頻器IC因尺寸非常小，顯示出了其特性溫度依存性小，而且可在10GHz的大帶寬工作等出色性能。IBM稱今后的目標(biāo)是將GFET混載于更復(fù)雜的電路中。
IBM以前制作的GFET的示意圖
在SiC基板上外延生長(zhǎng)
混頻器是無(wú)線通信中用于調(diào)制頻率的電路。此次的混頻器IC由1個(gè)柵極長(zhǎng)為550nm的GFET、2個(gè)電感器以及4個(gè)端子焊盤(pán)等組成（圖1）。試制芯片的尺寸約為900μm×600μm。
試制時(shí)，首先用熱分解法令石墨烯膜在SiC基板上外延生長(zhǎng)。具體為，把SiC基板的表面加熱至1400℃，只令Si從表面2～3層的SiC結(jié)晶中脫離出來(lái)。剩下的C會(huì)自動(dòng)形成石墨烯膜。該石墨烯膜顯示出n型半導(dǎo)體的特性。
圖：GFET和電感器混載于一枚芯片上
圖中展示了IBM開(kāi)發(fā)的混頻器IC。在利用熱分解法形成石墨烯后，依次制作布線層的源漏電極、柵極電極及電感器。柵極長(zhǎng)為550nm，通道寬度為30μm。
在該石墨烯膜上制作掩模，使用基于電子光束（EB）的光刻技術(shù)在石墨烯膜上形成圖案。然后，層疊源漏電極。在形成作為柵極絕緣膜的Al2O3后，形成柵極電極。接著通過(guò)使用墊片疊加Al層，以EB加工成電感器。
在評(píng)價(jià)此次的試制品時(shí)，確認(rèn)了其可按照設(shè)計(jì)工作。即輸入4GHz的局部振蕩（LO）頻率和3.8GHz的模擬信號(hào)時(shí)，輸出了這兩種頻率的和7.8GHz及差200MHz。
此次混頻器IC使用了高價(jià)的SiC基板，這是其實(shí)用化所面臨的主要課題。不過(guò)，與使用GaAs、工作頻率為幾GHz的混頻器IC產(chǎn)品相比，還是有其優(yōu)勢(shì)的。因?yàn)楝F(xiàn)有混頻器IC無(wú)法混載電感器，需要外置被動(dòng)部件。
（ 摘自電子工程網(wǎng)）
