Højtydende MoS2-felteffekttransistorer

Et team af forskere fra Purdue University, SEMATECH og SUNY College of Nanoscale Science and Engineering vil på 2014-symposiet om VLSI-teknologi præsentere deres arbejde, der involverer højtydende molybdændisulfid (MoS) ₂ ) felteffekttransistorer (FET'er).

Holdets forskning er en vigtig milepæl for realiseringen af ​​den ultra-skalerede laveffekt 2D MoS ₂ FET'er og udviklingen af ​​fotoniske og elektroniske enheder baseret på overgangsmetal dichalcogenid (TMD) materialer såsom solceller, fototransistorer og laveffekt logiske FET'er. Forskningen er støttet af Semiconductor Research Corporation (SRC), verdens førende universitetsforskningskonsortium for halvledere og relaterede teknologier, og SEMATECH.

Som en del af forskningen holdet udnyttede MoS ₂ , som er blevet nøje undersøgt i de senere år af halvlederindustrien på grund af dets potentielle anvendelser i elektriske og optiske enheder. Imidlertid, høj kontaktmodstandsværdi begrænser enhedens ydeevne af MoS ₂ FET'er betydeligt. En metode til at løse dette problem er at dope MoS ₂ film, men doping af den atomisk tynde film er ikke-trivielt og kræver en enkel og pålidelig procesteknik. Teknikken brugt af forskerholdet giver en effektiv og ligetil måde at dope MoS på ₂ film med kloridbaseret kemisk doping og reducerer kontaktmodstanden markant.

"Sammenlignet med andre kemiske dopingmaterialer som PEI (polyethylenimin) og kalium, vores dopingteknologi viser overlegen transistorydelse inklusive højere drivstrøm, højere tænd/sluk-strømforhold og lavere kontaktmodstand, " sagde professor Peide Ye, Ingeniørhøjskolen, Purdue Universitet.

For at opnå højtydende FET'er, tre dele af enheden bør konstrueres omhyggeligt:​​halvlederkanal (bærertæthed og dens mobilitet); halvleder-oxid grænseflade; og halvleder-metal kontakt. Denne forskning er især rettet mod at eliminere den sidste store vejspærring mod demonstration af højtydende MoS ₂ FET'er, nemlig høj kontaktmodstand.

MoS ₂ FET'er, der bruger dopingteknikken, som blev fremstillet på Purdue University, kan nu gengives i et halvlederproduktionsmiljø og vise den bedste elektriske ydeevne blandt alle de rapporterede TMD-baserede FET'er. Kontaktmodstanden (0,5 kΩ·μm) med dopingteknikken er 10 gange lavere end de kontrollerede prøver. Drivstrømmen (460 μA/μm) er dobbelt af den bedste værdi i tidligere litteratur.

"På grund af de seneste fremskridt, såsom forskningen, der præsenteres på VLSI-symposiet, 2D-materialer får stor opmærksomhed i halvlederindustrien, " sagde Satyavolu Papa Rao, direktør for procesteknologi hos SEMATECH. "Samarbejdet mellem forskere og ingeniører i verdensklasse fra dette hold er et glimrende eksempel på, hvordan partnerskaber mellem konsortium-universitet og industri yderligere muliggør udviklingen af ​​banebrydende procesteknikker."

"Forbedrede kontakter er altid ønskelige for alle elektroniske og optiske enheder, " sagde Kwok Ng, Seniordirektør for Device Sciences ved SRC. "Dopingteknikken præsenteret af dette forskerhold giver en gyldig måde at opnå lav kontaktmodstand for MoS ₂ såvel som andre TMD-materialer."