Avanceret transistorteknologi med tredobbelt degenereret semimetal PtBi₂

På trods af dets lovende egenskaber inden for det kondenserede stofs fysik er den tredobbelt degenererede semimetall PtBi₂ har stort set været uudforsket i praktiske anvendelser, især inden for halvlederteknologi. De største vanskeligheder omfatter mangel på empiriske data om integrationen af ​​PtBi₂ med eksisterende halvlederkomponenter og behovet for innovative tilgange til at udnytte dets unikke egenskaber, såsom høj stabilitet og mobilitet, inden for begrænsningerne af nuværende elektroniske fremstillingsprocesser.

At tackle disse udfordringer kan frigøre nye muligheder inden for transistordesign og bredere halvlederapplikationer, hvilket gør det afgørende at udforske den praktiske anvendelighed af PtBi₂ i elektronik fra den virkelige verden.

Et forskerhold fra Songshan Lake Materials laboratorium brugte med succes PtBi₂ flager som mellemlagskontakt mellem metalelektroder (Au) og WS₂ , en vidt undersøgt halvleder. Denne metode forbedrede transistorens ydeevne betydeligt og opnåede et koblingsforhold på over 10 ⁶ og en gennemsnitlig mobilitet på 85 cm²V⁻¹s⁻¹, hvilket opfylder og potentielt overgår de strenge krav fra integrerede kredsløbsapplikationer.

Værket er publiceret i tidsskriftet Materials Futures .

Fremtidig forskning er klar til at udforske forskellige PtBi₂ -baserede enhedsarkitekturer, der fokuserer på at optimere samspillet mellem enhedsminiaturisering og forbedret ydeevne. På grund af dets lovende elektroniske egenskaber, anvendelse af PtBi₂ kunne strække sig ud over traditionelle transistorer til optoelektroniske og spintroniske enheder.

"PtBi₂ skiller sig ud på grund af sin unikke elektroniske struktur, exceptionelle luftstabilitet og evne til at lette van der Waals-kontakter, hvilket forenkler enhedsfremstillingsprocessen og fører til stabil, langsigtet enhedsydelse," forklarede prof. Lin, en af ​​de førende forskere i undersøgelsen.

"Dette materiale reducerer ikke kun Schottky-barrieren, som er en almindelig udfordring inden for transistorteknologi, men undgår også Fermi-pinningseffekten, der opstår under metalaflejring."

Et af de mest bemærkelsesværdige aspekter af undersøgelsen er brugen af ​​en ikke-destruktiv van der Waals overførselsteknik, som opretholder integriteten af ​​materialerne og grænseflader. Forskerne mener, at denne metode vil tilbyde en ny vej til at integrere nye materialer i halvlederteknologi.

Resultaterne forventes at få brede implikationer for halvlederindustrien, hvilket giver en ny materialeplatform til udvikling af mere energieffektive elektroniske enheder med høj funktionalitet. Teamet er optimistisk med hensyn til de fremtidige anvendelser af PtBi₂ , ikke kun i transistorer, men også i optoelektroniske og spintroniske enheder.

Flere oplysninger: Bohan Wei et al, Triply Degenerate Semimetal PtBi2 som van der Waals kontaktmellemlag i todimensionel transistor, Materials Futures (2024). DOI:10.1088/2752-5724/ad47cf

Leveret af Songshan Lake Materials Laboratory