Blog

Aug 01, 2023

PAG

Resumen Los transistores bidimensionales (2D) tipo p de alto rendimiento son fundamentales para la nanoelectrónica 2D. Sin embargo, la falta de un método confiable para crear imágenes 2D tipo p a gran escala y de alta calidad

Abstracto

Los transistores bidimensionales (2D) tipo p de alto rendimiento son fundamentales para la nanoelectrónica 2D. Sin embargo, la falta de un método confiable para crear semiconductores 2D tipo p a gran escala y de alta calidad y un proceso de metalización adecuado representa desafíos importantes que deben abordarse para futuros desarrollos en este campo. Aquí, informamos la fabricación de matrices de transistores 2H-MoTe2 monocristalinos 2D tipo p escalables con electrodos de contacto semimetálicos de fase 1T' sintonizados con nivel Fermi. Al transformar el policristalino 1T'-MoTe2 en polimorfo 2H mediante un crecimiento anormal de grano, fabricamos obleas de 2H-MoTe2 de 4 pulgadas con dominios monocristalinos ultragrandes y matrices monocristalinas espacialmente controladas a baja temperatura (~500 °C). . Además, demostramos transistores en chip mediante patrones litográficos e integración capa por capa de semimetales 1T' y semiconductores 2H. La modulación de la función de trabajo de los electrodos 1T'-MoTe2 se logró depositando almohadillas metálicas (Au) 3D, lo que resultó en una resistencia de contacto mínima (~0,7 kΩ·μm) y una altura de barrera Schottky cercana a cero (~14 meV) de la interfaz de unión, y lo que genera una alta corriente de estado encendido (~7,8 μA/μm) y una relación de corriente encendido/apagado (~105) en los transistores 2H-MoTe2.

Un equipo de investigación, dirigido por el profesor Soon-Yong Kwon en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales y la Escuela de Graduados en Ingeniería de Dispositivos y Materiales Semiconductores de la UNIST, ha logrado un avance significativo en la fabricación de dispositivos semiconductores tipo p de alto rendimiento utilizando molibdeno telurio. Semiconductores compuestos (MoTe2). Esta tecnología pionera es muy prometedora para su aplicación en la industria de semiconductores complementarios de óxido metálico (CMOS) de próxima generación, donde la tecnología ultrafina es crucial.

Los dispositivos CMOS se basan en la unión complementaria de semiconductores tipo p y tipo n. Conocidos por su bajo consumo de energía, los dispositivos CMOS se utilizan ampliamente en dispositivos electrónicos cotidianos como PC y teléfonos inteligentes. Si bien prevalece el CMOS basado en silicio, ha habido un interés creciente en los materiales bidimensionales como candidatos potenciales para futuros semiconductores debido a su estructura delgada. Sin embargo, surgen desafíos durante el proceso de fabricación al formar electrodos metálicos tridimensionales en estos materiales, lo que genera varios defectos en la interfaz.

En este esfuerzo de investigación encabezado por el equipo del profesor Kwon junto con el equipo del profesor Lee Jong-hoon, se centraron en el desarrollo de dispositivos semiconductores tipo p de alto rendimiento que utilizan MoTe2, un compuesto conocido por exhibir propiedades únicas. Mediante el empleo de deposición química de vapor (CVD), que permite la formación de películas delgadas a través de reacciones químicas, sintetizaron con éxito obleas de MoTe2 de 4 pulgadas de área grande con alta pureza.

La innovación clave radica en controlar la función de trabajo depositando un metal tridimensional sobre un semimetal bidimensional, modulando eficazmente capas de barrera que impiden la entrada de portadores de carga. Además, este enfoque aprovecha los metales tridimensionales que actúan como películas protectoras para metales bidimensionales, lo que da como resultado mejores rendimientos y permite la implementación de dispositivos de matriz de transistores.

"La importancia de nuestra investigación se extiende más allá de MoTe2", explicó Sora Jang (Programa combinado de maestría y doctorado en ciencia e ingeniería de materiales, UNIST). "El método de fabricación de dispositivos desarrollado se puede aplicar a diversos materiales bidimensionales, lo que abre las puertas a futuros avances en este campo".

Este estudio ha sido realizado conjuntamente por el Profesor Soon-Yong Kwon (coautor correspondiente), el Profesor Zonghoon Lee (coautor correspondiente) del Departamento de Ciencia de Materiales de la UNIST, el Dr. Seunguk Song (coautor principal) de la Universidad de Pensilvania, Dr. Aram Yoon (coprimer autor) y Sora Jang (coprimer autor).

Los resultados de esta investigación innovadora se publicaron antes de su publicación oficial en la versión en línea de Nature Communications el 7 de agosto de 2023. Este estudio ha sido apoyado por los fondos de investigación 2020 de UNIST, el Instituto de Ciencias Básicas y la Fundación Nacional de Investigación ( NRF) de Corea, financiado por el Ministerio de Ciencia, TIC (MSIT).

Referencia de la revista

Seunguk Song, Aram Yoon, Sora Jang, et al., "Fabricación de matrices de transistores monocristalinos 2D tipo p con electrodos semimetálicos de van der Waals sintonizados con el nivel Fermi", Nat. Comun., (2023).