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2004年,曼彻斯特大学的Geim教授和Novoselov博士等人第一次成功的从石墨中获得了单层石墨烯,在物理界产生了巨大的轰动并引发了石墨烯探索研究的热潮。随着研究的深入,人们发现这种由单层碳原子构成的二维蜂窝状晶体材料具有众多优异的物理和化学特性,特别是其优异的电学性能。石墨烯场效应晶体管(GFET)因其超快反应速度和极小的体积,有望成为最新一代的半导体元器件。本论文以SiC衬底上的石墨烯材料为基础,对GFET的制备及其相关性能进行研究。首先采用SiC高温热解法在Si面SiC衬底上制备出单层和双层石墨烯薄膜。通过各种分析手段对石墨烯的晶体质量、表面形貌以及电学特性进行测试分析表征。采用改进的工艺在石墨烯上制备欧姆接触电极,实现了0.088Ω·mm的低欧姆接触电阻。测试了单层和双层石墨烯的接触电阻特性,并分析了载流子浓度、隧穿几率以及功函数对接触电阻的影响机理。解释了双层石墨烯和Au接触形成低欧姆接触电阻的机制。采用洁净的自对准工艺制备出T型栅单层和双层GFET,实现了极小的源漏电极间距。测试了单层和双层GFET的直流特性,分析了相应的输出特性曲线和转移特性曲线;通过小信号S参数测试,获得了GFET的射频特性;利用S参数建立GFET的小信号等效电路模型,分析了器件电学参数对单层和双层GFET射频特性的影响机制;对比分析了单层和双层GFET的器件性能。测试分析了双层GFET在25°C到200°C温度范围的直流特性;研究了高温下不同散射源对双层GFET直流性能的调控作用及影响机制;分析了双层GFET中载流子迁移率和漂移速度同温度的依赖关系;研究分析了双层GFET转移曲线中的滞回效应,揭示了高温下滞回效应减弱的机理。采用双层GFET作为核心元件,通过金属微带线匹配技术,设计并制备出石墨烯单级放大器电路;测试和分析了石墨烯电路的射频性能,实现了石墨烯电路的增益输出,在14.3 GHz下,电路输出增益为4.3 dB。