journal article·2020

Optimal architecture for ultralow noise graphene transistors at room temperature

Saloni Kakkar, Paritosh Karnatak, Md. Ali Aamir, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Arindam Ghosh

Nanoscale· Volume 12· Issue 34
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Abstract

The fundamental origin of low-frequency noise in graphene field effect transistors (GFETs) has been widely explored but a generic engineering strategy towards low noise GFETs is lacking. Here, we systematically study and eliminate dominant sources of electrical noise to achieve ultralow noise GFETs. We find that in edge contacted, high-quality hexagonal boron nitride (hBN) encapsulated GFETs, the inclusion of a graphite bottom gate and long (⪆1.2 μm) channel-contact distance significantly reduces noise as compared to global Si/SiO2 gated devices. From the scaling of the remaining noise with channel area and its temperature dependence, we attribute this to the traps in hBN. To further screen the charge traps in hBN, we place few layers of MoS2 between graphene and hBN, and demonstrate that the noise is as low as ∼5.2 × 10-9μm2 Hz-1 (corresponding to minimum Hooge parameter ∼5.2 × 10-6) in GFETs at room temperature, which is an order of magnitude lower than the earlier reported values.
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Research context

OpenAlex topics: Graphene research and applications · 2D Materials and Applications · Advancements in Semiconductor Devices and Circuit Design

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Physics

Indian Institute of Science

Bangalore 560012

India

National Institute for Materials Science

Ibaraki 305-0044

Japan

Centre for Nano Science and Engineering

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