Enhanced Environmental Stability of Graphene Field-Effect Transistors through Interface Control

Graphene is a two-dimensional carbon allotrope composed of honeycomb sp² hybrid orbital bonds. It shows excellent electrical and mechanical properties and has been spotlighted as a core material for next-generation electronic devices. However, it exhibits low environmental stability due to the easy penetration or adsorption of external impurities from the formation of an unstable interface between the materials in the electronic devices. Therefore, this work aims to improve and investigate the low environmental stability of graphene-based field-effect transistors through direct growth using solid hydrocarbons as a precursor of graphene. Graphene synthesized from direct growth shows high electrical stability through reduction of change in charge mobility and Dirac voltage. Through this, a new approach to utilize graphene as a core material for next-generation electronic devices is presented.

계면 제어를 통한 그래핀 기반 전계효과 트랜지스터의 환경 안정성 향상

그래핀은 벌집 모양의 sp² 혼성 오비탈 결합으로 이루어진 이차원 탄소 동소체이다. 우수한 전기적, 기계적 특성을 보이며, 차세대 전자소자의 핵심 재료로써 각광을 받고 있다. 그러나, 소자를 구성하는 소재 간의 불안정한 계면 형성으로부터 쉬운 외부 불순물의 침투 혹은 흡착으로 인해 낮은 환경 안정성을 보이고 있다. 따라서 본 연구에서는 고체탄화수소를 그래핀의 전구체로 활용한 직성장을 통해 그래핀 기반 전계효과 트랜지스터의 낮은 환경 안정성을 해결하고자 한다. 직성장으로부터 합성된 그래핀은 이를 활용한 전자소자에서 전하 이동도 및 Dirac 전압의 변화 감소를 통해 높은 구동 안정성을 보였다. 이를 통해 차세대 전자소자의 핵심 재료로써 그래핀을 활용하기 위한 새로운 접근 방법을 제시하였다.