İnqrid Fadelli tərəfindən , Phys.org

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Müəlliflər tərəfindən hazırlanmış p-tipli tranzistorları göstərən şəkil. Mənbə: Sun və digərləri.

Elektrik siqnallarını gücləndirə və ya dəyişdirə bilən kiçik cihazlar olan tranzistorlar bütün müasir kompüter çiplərinin və rəqəmsal cihazların mərkəzi komponentləridir. n-tipli və p-tipli tranzistorlar kimi tanınan iki əsas tranzistor növü mövcuddur.

N tipli tranzistorlar cərəyanı elektronlar (yəni mənfi yüklü hissəciklər) vasitəsilə keçirir, p tipli tranzistorlar isə elektron dəliklərindən (yəni elektronsuz kristal qəfəsdəki müsbət yüklü boşluqlar) istifadə edirlər.

Dünyadakı elektronika mühəndisləri mövcud tranzistorların ölçüsünü onların performansından ödün vermədən azaltmağa kömək edə biləcək müxtəlif həll yollarını araşdırırlar ki, bu da elektron cihazların daha da miniatürləşdirilməsinə imkan verə bilər. Ümidverici yollardan biri ikiölçülü (2D) yarımkeçiricilərdən, yəni yalnız bir və ya bir neçə atom qalınlığında olan yarımkeçirici materiallardan istifadə edərək tranzistorlar hazırlamaqdır.

Huazhong Elm və Texnologiya Universiteti və Pisa Universitetinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda ultra nazik kristal quruluşda düzülmüş volfram və selen atomlarından ibarət olan 2D yarımkeçirici volfram diselenidinə (WSe₂) əsaslanan yeni p-tipli tranzistorlar hazırlayıblar. Nature Electronics jurnalında dərc olunmuş məqalədə təqdim olunan bu tranzistorlar bu günə qədər bildirilən 2D yarımkeçiricilərə əsaslanan ən yaxşı performans göstərən p-tipli tranzistorlar arasındadır.

Oksigen mühəndisliyi strategiyası ilə atom miqyaslı qüsurların müalicəsi

Tədqiqatçılar 2D yarımkeçiricidən istifadə edərək perspektivli p-tipli metal-oksid-yarımkeçirici sahə effektli tranzistorlar (MOSFET) hazırlamaq istəyirdilər. MOSFET-lər cihazlardakı elektrik siqnallarını tətbiq olunan gərginlik vasitəsilə açıb-söndürən tranzistorlardır.

“2D materiallarında yüksək performanslı p-tipli tranzistorlar n-tipli analoqlarından geri qalır”, məqalənin həmmüəllifi Canluka Fiori Tech Xplore-a bildirib.

“Bu, gələcək 2D CMOS texnologiyalarının inkişafında ‘əskik bir daş’ olmuşdur. Məsələn, MoS₂ kimi materiallara əsaslanan n-tipli tranzistorlar daha yetkindir və daha geniş şəkildə öyrənilmişdir. İşimiz materialın keyfiyyətini və onun elektrik kontaktlarını yaxşılaşdırarkən, WSe₂ monolayerinə əsaslanan yüksək performanslı p-tipli tranzistorlar hazırlamaqla bu boşluğu aradan qaldırmağa çalışdı.”

Fiori və həmkarları 2D materiallara əsaslanan tranzistorların işini yaxşılaşdıra biləcək bir proses təqdim etdilər . Bu proses, tranzistorların işinə mane ola biləcək qüsurları azaltmaq üçün yarımkeçiriciyə, bu halda WSe₂-ya oksigen daxil etməyi nəzərdə tutur.

Tədqiqatçılar, strategiyaları ilə işlənmiş tək qatlı WSe₂ təbəqələrinin daha az qüsurlu olduğunu aşkar etdilər. Bundan əlavə, işlənmiş materiala əsaslanan p-tipli tranzistorlar müsbət yük daşıyıcılarının səmərəli daşınmasını göstərən 137 sm²/V·s dəlik hərəkətliliyinə nail oldular.

Komanda 45 nanometrlik kanala malik tranzistorun 1245 μA/μm qoşulma cərəyanı verdiyini aşkar etdi. Bundan əlavə, cihaz etibarlı şəkildə keçirici və keçirməyən vəziyyətlər arasında keçid edə bildi və təxminən 10⁹ qoşulma/söndürmə nisbətinə nail oldu.

Fiori bildirib ki, “Biz böyük dəlikli hərəkətliliyə və çox aşağı kontakt müqavimətinə malik yüksək performanslı p-tipli 2D tranzistorlar nümayiş etdirdik”.

“Bu, WSe₂ materialındakı qüsurları ‘sağaldan’ oksigen əsaslı müalicə ilə əldə edildi, bu da əks halda nəqliyyatı pisləşdirir və cihazın işini məhdudlaşdırır. Bu qüsuru sağaltma strategiyası hərəkətliliyin əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmasına, təmas müqavimətinin azalmasına və çox yüksək vəziyyətdə cərəyana səbəb oldu.”

Yüksək performanslı və ultra nazik p-tipli tranzistorlara doğru irəliləmək

Bu tədqiqat qrupu tərəfindən hazırlanmış oksigen emalı prosesi tezliklə daha da təkmilləşdirilə və ya digər 2D materiallarındakı qüsurları azaltmaq üçün istifadə edilə bilər. Gələcəkdə bu, potensial olaraq WSe₂ və ya digər ultra nazik yarımkeçiricilərə əsaslanan yüksək performanslı p-tipli tranzistorların genişmiqyaslı istehsalına və yerləşdirilməsinə töhfə verə bilər.

Fiori bildirib ki, “Praktik olaraq, bu, həm n-tipli, həm də p-tipli tranzistorların səmərəli işləyə biləcəyi balanslaşdırılmış 2D CMOS texnologiyasına doğru mühüm bir addımdır və bu da gələcəkdə ənənəvi silikondan kənarda aşağı güclü və yüksək miqyaslı elektron dövrələrə imkan yaradır”.

Fiori və həmkarları ümid edirlər ki, səyləri 2D yarımkeçirici əsaslı p-tipli tranzistorların performansını artırmağa yönəlmiş daha çox tədqiqata ilham verəcək. Bu arada, onlar 2D materiallara əsaslanan elektronikanın inteqrasiyasını asanlaşdıra biləcək digər yanaşmalar hazırlamağı planlaşdırırlar.

Fiori əlavə edib ki, “2D materiallarına əsaslanan tranzistorların işini yaxşılaşdırmaq üçün yeni strategiyaları araşdırmağa davam edəcəyik”.

“Buraya qüsurların, kontaktların, interfeyslərin və cihaz miqyasının daha yaxşı idarə olunmasına nail olmaq daxil olacaq. Daha geniş şəkildə desək, bu materialların real elektron texnologiyalara necə inteqrasiya oluna biləcəyini və onların xüsusiyyətlərinin gələcək aşağı güclü, yüksək performanslı CMOS tətbiqləri üçün necə optimallaşdırıla biləcəyini anlamağa çalışırıq.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeb Klark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert İqan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Əgər bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Lei Sun və digərləri, Yüksək performanslı p-tipli monolayer volfram diselenid tranzistorları, Nature Electronics (2026). DOI: 10.1038/s41928-026-01637-w .

Jurnal məlumatı: Nature Electronics 

Əsas anlayışlar

Yarımkeçirici cihaz istehsalı