Son dərəcə nazik izolyasiya təbəqələrinin ikiölçülü (2D) yarımkeçiricilərlə effektiv inteqrasiyası qalınlığı 1 nm-dən aşağı olan SiO ₂ ilə müqayisə edilə bilən elektrik tutumlu 2D tranzistorların istehsalına imkan verə bilər. Bu tranzistorlar, öz növbəsində, elektron cihazların performansını artırmağa və enerji istehlakını azaltmağa kömək edə bilər.

Çinin Nankai Universitetinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda 2D substratlara asanlıqla köçürülə bilən monokristallı metal nano vərəqləri sintez etmək üçün yeni strategiya təqdim ediblər. Nature Electronics -də bir məqalədə qeyd olunan bu strategiya yüksək performanslı üst qapalı tranzistorlar üçün Al ₂ O ₃ və ya HfO ₂ əsasında 2 nm qalınlığında dielektrikləri yerləşdirmək üçün uğurla istifadə edilmişdir .

Tech Xplore-a məqalənin müxbir müəllifi Jinxiong Wu bildirib ki, “Əvvəlcə, biz p -tipli yüksək hərəkətli 2D yarımkeçirici olan 2D Cu _{2 O-nun} kimyəvi buxar çökmə (CVD) sintetik strategiyasını inkişaf etdirməyi hədəflədik” dedi. .

“Lakin biz CuCl və Bi ₂ O _3- dən reaksiya prekursorlarından istifadə etməklə onun əvəzinə elementar Cu metalını əldə etdik. Bundan başqa, metal xloridlərin növlərini dəyişdirərək Pd və Au kimi digər 2D metalları da əldə edə bilərik.”

Əvvəlki ədəbiyyatı nəzərdən keçirərkən, Wu və onun həmkarları aşkar etdilər ki, Pd və Au əsasında 2D metallar hələ də substratda nazik filmlər və ya materiallar istehsal etmək üçün istifadə olunan bir proses olan CVD istifadə edərək sintez edilməmişdir. Maraqlıdır ki, onlar həmçinin başa düşdülər ki, demək olar ki, bütün 2D metal nano vərəqlər atomik olaraq düz səthlərə malikdir və bir substratda şaquli olaraq yetişdirilə bilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=2793866484&adk=675901022&adf=1873531024&pi=t.ma~as.2793866484&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722498380&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2024-07-strategy-fin-metal-nanosheets-2d.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy43NCIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy43NCJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjc0Il1dLDBd&dt=1722498283062&bpp=1&bdt=512&idt=266&shv=r20240729&mjsv=m202407250101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Db9da3e02405744d8%3AT%3D1721367090%3ART%3D1722498232%3AS%3DALNI_MbCxflFG1tK4Eg0JnLd1ADPoQRHCw&eo_id_str=ID%3D00ebd51b515acd52%3AT%3D1721367090%3ART%3D1722498232%3AS%3DAA-AfjajUyEPj_hS0T6XCNoUbt04&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1526211822509&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=1569&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759842%2C95334529%2C95334828%2C95337026%2C95337870%2C95336521%2C95336267%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=2521139148335786&tmod=1517655612&uas=0&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=97441

“Mən həmişə özümə və tələbələrimə “bu biliklə nə edə bilərik?” sualını vermişəm” dedi Vu. “Layihədən imtina etməyə hazırlaşarkən, fin sahə effektli tranzistorun konfiqurasiyası məni ruhlandırdı.

“Şaquli şəkildə böyüdülmüş 2D metalları atomik nazik atom təbəqəsi çökdürülmüş (ALD) dielektriklərlə birləşdirə bilsək, bu, ALD texnologiyası ilə 2D yarımkeçiricilər arasında uyğunluq problemindən və ultra nazik dielektriklərə üst-qapı elektrodunun çökdürülməsinin dağıdıcı addımından qaça bilər. sub-nanometre tutumlu ekvivalent qalınlığa malik 2D FET-lərin istehsalı üçün bir marşrut təklif edir.

Metal nano vərəqləri və dielektrik materialları birləşdirmək üçün Wu və tələbələri birbaşa olaraq şaquli şəkildə böyüdülmüş 2D metallara atomik olaraq nazik və yastı dielektrikləri, yəni Al ₂ O ₃ və HfO ₂ yatırdılar. Tranzistorlarda kanal yarımkeçirici kimi istifadə edilən 2D keçid metal sulfid molibden disulfiddən (MoS ₂ ) fərqli olaraq, 2D metallar ALD üsullarına uyğun bir səthə malikdirlər. ALD artımından sonra metal/oksid yığını van der Waals interfeysini təşkil edən bir addımlı prosesdən istifadə edərək 2D yarımkeçiricilərlə inteqrasiya oluna bilər.

Bu tədqiqatçılar qrupunun son araşdırması 2D metallar və atom qatında çökdürülmüş dielektriklər əsasında 2D tranzistorlar hazırlamaq üçün yüksək perspektivli bir yanaşma təqdim etdi. Onların təklif etdiyi strategiya ultra nazik yüksək κ oksidlərin yüksək keyfiyyətli ALD artımını təmin etmək üçün ultra hamar şaquli 2D metalların istifadəsini , həmçinin metal/oksid yığınlarının sonrakı bir addımlı Van der Waal inteqrasiyasını nəzərdə tutur.

“Bizim strategiyamız yalnız ALD texnologiyası ilə 2D yarımkeçirici arasındakı uyğunsuzluq problemini həll etmir, həm də ultranazik dielektriklərə üst-qapı elektrodunun çökdürülməsi prosesinin dağıdıcı addımından qaça bilər, beləliklə, toxum təbəqəsinin CET dəyərini miqyaslaşdırmaq üçün böyük problem yaradır. -pulsuz 2D FET-lər sub-nanometrə qədər mümkündür “dedi Wu.

Tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, tədqiqatçılar Al ₂ O ₃ və ya HfO ₂ əsasında 2 nm qalınlığında dielektriklər yaratmaq üçün təklif etdikləri CVD strategiyasından istifadə etdilər və daha sonra yuxarı qapılı tranzistorlar istehsal etmək üçün istifadə etdilər. İlkin sınaqlarda əldə edilən tranzistorlar 10 ^− 6  A sm ^− 2 sızma cərəyanları , təxminən 0,45 V aşağı işləmə gərginliyi və 1 mV-dən aşağı histerezis nümayiş etdirərək ümidverici nəticələr əldə etdilər.

_{“Biz inanırıq ki, Bi 2} O ₃ yardımlı CVD artımının inkişaf etdirilmiş metodologiyası 2D materialların CVD böyüməsi sahəsində mühüm irəliləyişdir, çünki bu, ənənəvi üsullardan istifadə edərək sintezi çətin olan bəzi yeni 2D materialların sintezinə imkan verir” dedi Vu. əlavə etdi. “İndi biz 1 nm-dən aşağı tutumlu ekvivalent qalınlığa malik histerezsiz 2D tranzistorların vafli miqyaslı istehsalına nail olmağı planlaşdırırıq.”

Daha çox məlumat: Lei Zhang və digərləri, Subnanometre tutumlu ekvivalent qalınlığa malik tranzistorlar üçün atom qatında yerləşdirilən dielektriklərlə birləşdirilmiş şaquli şəkildə böyüdülmüş metal nano təbəqələr, Nature Electronics (2024). DOI: 10.1038/s41928-024-01202-3 .

Jurnal məlumatı: Nature Electronics