Изготовление массивов двумерных монокристаллических транзисторов p-типа с полуметаллическими электродами Ван-дер-Ваальса, настроенными на уровень Ферми.

Контроль in situ полиморфов MoTe2 во время синтеза пластин.Фото: Ульсанский национальный институт науки и технологий.

Профессор Сун-Ён Квон с факультета материаловедения и инженерии и Высшей школы разработки полупроводниковых материалов и устройств UNIST в сотрудничестве с профессором Зонгуном Ли приступил к новаторской исследовательской работе, направленной на разработку высокопроизводительных п-Тип полупроводниковых устройств, в которых используется дителлурид молибдена (MoTe2) — соединение, известное своими уникальными свойствами.Эта новаторская технология имеет большие перспективы для применения в индустрии комплементарных металлооксидных полупроводников (КМОП) нового поколения, где сверхтонкая технология имеет решающее значение.

КМОП-устройства основаны на комплементарном соединении полупроводников p- и n-типа.Известные своим низким энергопотреблением, устройства CMOS широко используются в повседневных электронных устройствах, таких как ПК и смартфоны.Несмотря на преобладание КМОП на основе кремния, растет интерес к двумерным материалам как потенциальным кандидатам на роль будущих полупроводников из-за их тонкой структуры.Однако в процессе производства при формировании трехмерных металлических электродов на этих материалах возникают проблемы, приводящие к различным дефектам на границе раздела.

В этом исследовательском проекте, возглавляемом командой профессора Квона совместно с командой профессора Ли, они сосредоточились на разработке высокопроизводительных полупроводниковых устройств p-типа, использующих MoTe2 — соединение, известное своим уникальными свойствами.Используя методы химического осаждения из паровой фазы (CVD), которые способствуют образованию тонких пленок посредством химических реакций, исследователи успешно синтезировали 4-дюймовые пластины MoTe2 большой площади с поразительной чистотой.Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Ключевое нововведение заключается в контроле работы выхода путем нанесения трехмерного металла на двумерный полуметалл, что эффективно модулирует барьерные слои, которые предотвращают проникновение носителей заряда.Более того, этот подход использует трехмерные металлы, выступающие в качестве защитных пленок для двумерных металлов, что приводит к повышению производительности и позволяет реализовать устройства на основе транзисторных матриц.

«Значение нашего исследования выходит за рамки MoTe2», — объяснил Сора Джанг (комбинированная программа магистратуры и доктора философии в области материаловедения и инженерии, UNIST).«Разработанный метод изготовления устройства может быть применен к различным двумерным материалам, что открывает двери для дальнейшего прогресса в этой области».

Больше информации: Сынук Сонг и др., Изготовление 2D-матриц монокристаллических транзисторов p-типа с полуметаллическими электродами Ван-дер-Ваальса, настроенными на уровне Ферми, Nature Communications (2023).DOI: 10.1038/s41467-023-40448-x