Onderzoekers verbeteren de prestaties van halfgeleiders met behulp van nieuw 2D-metaal

Tweedimensionale overgangsmetaaldichalcogeniden (2D TMD’s), vooral MoS₂, lopen voorop op het gebied van 2D-materialen van de nieuwe generatie, en op industrieel niveau worden inspanningen geleverd om ze op grote schaal te produceren met redelijke prestaties voor toepassingen in elektronische apparaten. Gewoonlijk, voor weergavetoepassingen, mobiliteit van ladingsdragers van 2 cm²/Vs is voldoende.

Hoewel mechanisch geëxfolieerd MoS₂ bekend staat om zijn veel grotere mobiliteit dan dit, is de productie op grote oppervlakken een uitdaging. Verder is het onduidelijk hoe de prestaties van 2D TMD-apparaten zullen zijn als ze in contact komen met nieuwe generatie 2D-metalen in plaats van standaard 3D-metalen zoals Au, Ti, Ni, enz.

Daarom hebben onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven (di), Nederland en SRM Institute of Science and Technology (SRMIST), India, onlangs gerapporteerd in Vooruitgang op nanoschaal op de grootschalige groei van 2D-metaal TiS_X bovenop 2D halfgeleider MoS₂ door plasma-enhanced atomic layer growth (PEALD) techniek.

Het is een hele uitdaging om de groeiomstandigheden te optimaliseren om een ​​atomair schone interface tussen dergelijke materialen te verkrijgen. Onderzoekers ontdekten dat de transistorprestaties van MoS₂ is bijna twee keer beter wanneer het in contact komt met het 2D-metaal TiS_X in vergelijking met Ti en Au 3D-metalen. De trend werd waargenomen in de meeste cijfers van verdienste van de transistor. Deze procedure kan in de toekomst voor veel van dergelijke materialen worden gebruikt.

De ladingstransportstudie bij verschillende temperaturen bracht variaties aan het licht in de hoogte van de meta-halfgeleiderovergang en de impact ervan op de contactweerstand. Om dit nieuwe systeem te begrijpen, voerden onderzoekers TCAD-apparaatsimulatie uit om de verdeling van ladingsdragers in atomaire lagen te visualiseren. Het valt op dat in de aanwezigheid van TiS_Xde intrinsieke ladingsdragerdichtheid van MoS₂ verhoogt, wat leidt tot betere prestaties.

Met deze resultaten kunnen de metalen contacten in 2D- en 3D-apparaatintegratie worden uitgedund, waardoor de apparaatdichtheid toeneemt. Dit voorbeeldige onderzoek zal een belangrijke rol spelen in toekomstige kwantumapparaten en bij het identificeren van nieuwe ladingstransportvergelijkingen over het grensvlak van 2D-metaal-halfgeleiders.