We report a method of fabricating self-aligned, top-gated graphene field-effect transistors (GFETs) employing polyethyleneimine spin-on-doped source/drain access regions, resulting in a 2X reduction of access resistance and a 2.5X improvement in device electrical characteristics, over undoped devices. The GFETs on substrates have high carrier mobilities of up to . Self-aligned spin-on-doping is applicable to GFETs on arbitrary substrates, as demonstrated by a 3X enhancement in performance for GFETs on insulating quartz substrates, which are better suited for radio frequency applications.
REFERENCES
1.
A. K.
Geim
and K. S.
Novoselov
, Nature Mater.
6
, 183
(2007
).2.
A. H. C.
Neto
, F.
Guinea
, N. M. R.
Peres
, K. S.
Novoselov
, and A. K.
Geim
, Rev. Mod. Phys.
81
, 109
(2009
).3.
A.
Barreiro
, M.
Lazzeri
, J.
Moser
, F.
Mauri
, and A.
Bachtold
, Phys. Rev. Lett.
103
, 076601
(2009
).4.
S. O.
Koswatta
, A. V.
Garcia
, M. B.
Steiner
, Y. M.
Lin
, and P.
Avouris
, IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
59
, 2739
(2011
).5.
L.
Liao
, Y. C.
Lin
, M.
Bao
, R.
Cheng
, J.
Bai
, Y.
Liu
, Y.
Qu
, K. L.
Wang
, Y.
Huang
, and X.
Duan
, Nature
467
, 305
(2010
).6.
L.
Liao
, J.
Bai
, R.
Cheng
, Y. C.
Lin
, S.
Jiang
, Y.
Qu
, Y.
Huang
, and X.
Duan
, Nano Lett.
10
, 3952
(2010
).7.
Y. M.
Lin
, H. Y.
Chiu
, K. A.
Jenkins
, D. B.
Farmer
, P.
Avouris
, and A. V.
Garcia
, IEEE Electron Device Lett.
31
, 68
(2010
).8.
D. B.
Farmer
, Y. M.
Lin
, and P.
Avouris
, Appl. Phys. Lett.
97
, 013103
(2010
).9.
A.
Badmaev
, Y.
Che
, Z.
Li
, C.
Wang
, and C.
Zhou
, ACS Nano
6
, 3371
(2012
).10.
R. W.
Bower
and R. G.
Dill
, Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
12
, 102
(1966
).11.
D. B.
Farmer
, R. G.
Mojarad
, V.
Perebeinos
, Y. M.
Lin
, G. S.
Tulevski
, J. C.
Tsang
, and P.
Avouris
, Nano Lett.
9
, 388
(2009
).12.
H.
Liu
, Y.
Liu
, and D.
Zhu
, J. Mater. Chem.
21
, 3335
(2011
).13.
A.
Gupta
, G.
Chen
, P.
Joshi
, S.
Tadigadapa
, and P. C.
Eklund
, Nano Lett.
6
, 2667
(2006
).14.
E.
Muoz
, D.-S.
Suh
, S.
Collins
, M.
Selvidge
, A.
Dalton
, B.
Kim
, J.
Razal
, G.
Ussery
, A.
Rinzler
, M.
Martnez
, and R.
Baughman
, Adv. Mater.
17
, 1064
(2005
).15.
C.
Casiraghi
, S.
Pisana
, K. S.
Novoselov
, A. K.
Geim
, and A. C.
Ferrari
, Appl. Phys. Lett.
91
, 233108
(2007
).16.
A.
Das
, S.
Pisana
, B.
Chakraborty
, S.
Piscanec
, S. K.
Saha
, U. V.
Waghmare
, K. S.
Novoselov
, H. R.
Krishnamurthy
, A. K.
Geim
, A. C.
Ferrari
, and A. K.
Sood
, Nat. Nanotechnol.
3
, 210
(2008
).17.
D. B.
Farmer
, Y. M.
Lin
, A. A.
Ardakani
, and P.
Avouris
, Appl. Phys. Lett.
94
, 213106
(2009
).18.
K. S.
Novoselov
, A. K.
Geim
, S. V.
Morozov
, D.
Jiang
, Y.
Zhang
, S. V.
Dubonos
, I. V.
Grigorieva
, and A. A.
Firsov
, Science
306
, 666
(2004
).19.
S.
Kim
, J.
Nah
, I.
Jo
, D.
Shahrjerdi
, L.
Colombo
, Z.
Yao
, E.
Tutuc
, and S. K.
Banerjee
, Appl. Phys. Lett.
94
, 062107
(2009
).20.
B.
Fallahazad
, K.
Lee
, G.
Lian
, S.
Kim
, C. M.
Corbet
, D. A.
Ferrer
, L.
Colombo
, and E.
Tutuc
, Appl. Phys. Lett.
100
, 093112
(2012
).21.
D.
Berdebes
, T.
Low
, Y.
Sui
, J.
Appenzeller
, and M. S.
Lundstrom
, IEEE Trans. Electron Devices
58
, 3925
(2011
).22.
M. E.
Ramon
, K. N.
Parrish
, S. F.
Chowdhury
, C. W.
Magnuson
, H. C. P.
Movva
, R. S.
Ruoff
, S. K.
Banerjee
, and D.
Akinwande
, IEEE Trans. Nanotechnol.
11
, 877
(2012
).23.
S.
Kim
, I.
Jo
, J.
Nah
, Z.
Yao
, S. K.
Banerjee
, and E.
Tutuc
, Phys. Rev. B
83
, 161401
(2011
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.