随着单层石墨烯的诞生,二维材料的概念首次被提出,这吸引了各领域的科研工作者投入其中展开研究。其中,将石墨烯作为半导体器件的沟道材料是非常重要的研究方向之一。然而由于石墨烯是一种零带隙材料,因此无法有效地关断由平面工艺制造的石墨烯场效应晶体管(GFET,Graphene Filed Effect Transistor),这大大限制了GFET在大规模集成电路中的应用。针对以上问题,本文基于栅极抽取/注入的机制,制备了能够有效关断的新型GFET,并分析了其关断的机制;进一步的,详细分析了传统GFET中栅极未覆盖区域带来的寄生电阻对GFET性能的影响,并通过制备一种自对准结构的GFET,改善了这一问题;此外,本文还根据在测试非晶硅栅介质GFET的过程中发现的类似于P沟道铁电晶体管的存储窗口,探讨了这种基于栅极抽取/注入机制的新型GFET在存储器领域的应用前景。具体内容如下:一、对石墨烯的基本结构和优异特性进行了简单的分析介绍,然后介绍了国内外有关石墨烯场效应晶体管的研究工作。二、介绍了4种较为成熟的制备石墨烯的方法以及它们的原理,并在金属铜基底上生长了石墨烯薄膜;然后基于传统湿法转移工艺,通过增加酸碱洗的清洗步骤,成功减少了石墨烯样品表面的污染物残留。三、基于栅极抽取/注入的机制,采用自氧化铝这种半绝缘特性的材料作为栅介质,成功制备出了可关断的顶栅结构GFET,开关比高达1.7×10~6,有效实现了GFET的关断和可控开启,并对此关断和开启的机理做了定性的分析;进一步的,对其迟滞效应进行了研究,发现其迟滞效应与传统二氧化硅栅介质GFET具有相反的趋势,且随着温度的升高迟滞效应越来越明显。四、在制备GFET的过程中发现,传统非自对准结构GFET中存在栅极未覆盖区域,通过理论分析发现,这些区域带来的寄生电阻会使得GFET的跨导减小,漏极电流减小,截止频率降低,最后通过改进GFET的制备工艺,制备了具有自对准结构的GFET,通过测试对比发现与理论分析的结果一致。五、在测试埋栅结构非晶硅栅介质GFET的过程中,我们发现了类似P沟道铁电晶体管转移特性曲线的存储窗口,结合栅极抽取/注入的机制以及我们在自氧化铝栅介质GFET上观察到的可关断现象,我们认为以半绝缘材料作为栅介质材料的GFET具有制备不挥发存储器的巨大潜力,并提出了一些想法,为进一步的研究提供了一些思路和方向。