Een team van onderzoekers van Purdue University, SEMATECH en SUNY College of Nanoscale Science and Engineering zullen op het 2014 Symposium on VLSI Technology presenteren over hun werk met high-performance molybdeendisulfide (MoS ₂ ) veldeffecttransistoren (FET's).

Het onderzoek van het team is een belangrijke mijlpaal voor de realisatie van de ultra-geschaalde low-power 2D MoS ₂ FET's en de vooruitgang van fotonische en elektronische apparaten op basis van overgangsmetaal dichalcogenide (TMD) materialen zoals zonnecellen, fototransistoren en logische FET's met laag vermogen. Het onderzoek wordt ondersteund door Semiconductor Research Corporation (SRC), 's werelds toonaangevende universitaire onderzoeksconsortium voor halfgeleiders en aanverwante technologieën, en SEMATECH.

Als onderdeel van het onderzoek, het team maakte gebruik van MoS ₂ , die de afgelopen jaren nauw is bestudeerd door de halfgeleiderindustrie vanwege de potentiële toepassingen in elektrische en optische apparaten. Echter, hoge contactweerstandswaarde beperkt de apparaatprestaties van MoS ₂ FET's aanzienlijk. Een methode om dit probleem op te lossen is om de MoS . te dopen ₂ film, maar doping van de atomair dunne film is niet triviaal en vereist een eenvoudige en betrouwbare procestechniek. De techniek die door het onderzoeksteam wordt gebruikt, biedt een effectieve en eenvoudige manier om de MoS . te doteren ₂ film met op chloride gebaseerde chemische doping en vermindert de contactweerstand aanzienlijk.

"Vergeleken met andere chemische dopingmaterialen zoals PEI (polyethyleenimine) en kalium, onze dopingtechnologie laat superieure transistorprestaties zien, inclusief hogere aandrijfstroom, hogere aan/uit stroomverhouding en lagere contactweerstand, " zei professor Peide Ye, Technische Universiteit, Purdue universiteit.

Om hoogwaardige FET's te verkrijgen, drie delen van het apparaat moeten zorgvuldig worden ontworpen:halfgeleiderkanaal (dragerdichtheid en zijn mobiliteit); halfgeleider-oxide-interface; en halfgeleider-metaalcontact. Dit onderzoek is met name gericht op het wegnemen van de laatste grote wegversperring naar demonstratie van krachtige MoS ₂ FET's, namelijk, hoge contactweerstand.

De MoS ₂ FET's die de dopingtechniek gebruiken, die werden vervaardigd aan de Purdue University, kan nu worden gereproduceerd in een productieomgeving voor halfgeleiders en toont de beste elektrische prestaties van alle gerapporteerde op TMD gebaseerde FET's. De contactweerstand (0,5 kΩ·μm) met de dopingtechniek is 10 keer lager dan de gecontroleerde monsters. De aandrijfstroom (460 A/μm) is tweemaal de beste waarde in eerdere literatuur.

"Vanwege recente ontwikkelingen, zoals het onderzoek dat wordt gepresenteerd op het VLSI-symposium, 2D-materialen krijgen veel aandacht in de halfgeleiderindustrie, " zei Satyavolu Papa Rao, directeur procestechnologie bij SEMATECH. "De samenwerking tussen onderzoekers en ingenieurs van wereldklasse van dit team is een goed voorbeeld van hoe samenwerkingsverbanden tussen consortium, universiteit en industrie de ontwikkeling van geavanceerde procestechnieken verder mogelijk maken."

"Verbeterde contacten zijn altijd wenselijk voor alle elektronische en optische apparaten, " zei Kwok Ng, Senior directeur apparaatwetenschappen bij SRC. "De dopingtechniek die door dit onderzoeksteam wordt gepresenteerd, biedt een geldige manier om een ​​lage contactweerstand voor MoS . te bereiken ₂ evenals andere TMD-materialen."