Optimal architecture for ultralow noise graphene transistors at room temperature
Source abstract
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
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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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