設計製造圖
1947年，貝爾實驗室發明了世界第一隻晶體管，那是雙極結型晶體管（BJT），從此引領了信息技術的時代。在最近的幾十年中，一直存在對“雙極結型晶體管”更高頻率操作的持續需求，導致了諸如異質結雙極晶體管（HBT）和熱電子晶體管（HET）的新器件的出現。“異質結雙極晶體管”已啟用太赫茲操作，但其截止頻率最終受到基本傳輸時間的限制；對於“熱電子晶體管”，存在沒有針孔且具有低基極電阻的薄基極的需求，通常會導致材料選擇和製造困難。
最近，中國科學院金屬研究所的研究人員提出了石墨烯作為晶體管的基礎材料。由於原子的厚度，石墨烯的鹼對電子傳輸幾乎是透明的，導致可忽略的鹼傳遞時間。同時，與薄的塊狀材料相比，石墨烯的極高的載流子遷移率將有益於基極電阻。基於石墨烯的晶體管（GBT）通常使用隧道發射器，該隧道發射器通過絕緣體發射電子。但是，發射極勢壘高度嚴重限制了截止頻率。理論研究表明，肖特基發射極可以解決這一勢壘限制。
中國科學院金屬研究所的研究人員構建了第一個帶有肖特基發射極的石墨烯基晶體管，該晶體管是硅-石墨烯-鍺晶體管。該團隊使用半導體膜和石墨烯轉移技術，堆疊了三種材料，包括n型頂部單晶Si膜，中間單層石墨烯（Gr）和n型底部Ge襯底。
與以前的隧道發射極相比，Si-Gr肖特基發射極的導通電流顯示出最大的導通電流和最小的電容，從而使延遲時間縮短了1000倍以上。因此，預計晶體管的阿爾法截止頻率將從使用先前的隧道發射器的大約1 MHz增加到使用當前的肖特基發射器的1 GHz以上。使用理想設備的緊湊模型可以實現太赫茲操作。
《自然通訊》科學期刊發表這篇報告。
經過進一步的工程設計，由於原子厚度，高載流子遷移率和肖特基發射極的優勢，垂直半導體-石墨烯-半導體晶體管有望在未來的3D單片集成中用於高速應用。
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