Van FinFET's is bekend dat ze een evolutie zijn van metaaloxide-halfgeleider-veldeffecttransistoren (MOSFET's) met een halfgeleidend kanaal dat verticaal is omwikkeld door conforme poortelektroden. Het werd voor het eerst voorgesteld in de jaren negentig om het korte-kanaaleffect en andere nadelen te vermijden die het gevolg waren van het verkleinen van de transistorafmetingen. Vanwege de beperking van nanofabricage, de minimale vinbreedte is ongeveer 5 nm in de huidige technologie.

In de afgelopen decennia is micro-elektronica heeft zich in een snel tempo ontwikkeld volgens de wet van Moore, met het aantal transistors per gebied tweejaarlijks toegenomen. Vanwege de beperking van de precisie van nanofabricage, het is nu een enorme uitdaging om de afmetingen van transistors op een geïntegreerde schakeling verder te verkleinen. Het is daarom van groot belang om op zoek te gaan naar nieuwe kandidaten voor halfgeleidende materialen.

In recente jaren, nieuwe materialen zoals koolstofnanobuizen en tweedimensionale (2-D) materialen zijn uitgebreid bestudeerd voor de implementatie van transistors op nanoschaal. In een nieuwe studie gepubliceerd in Natuurcommunicatie , de onderzoekers van het Institute of Metal Research (IMR) van de Chinese Academie van Wetenschappen en Frankrijk wilden de conventionele op Si gebaseerde vin vervangen door een 2-D enkele atomaire laag in de FinFET-architectuur.

De onderzoekers ontwierpen een natgespoten chemische dampafzetting (CVD)-methode om universeel monolagen van overgangsmetaaldichalcogeniden (ML-TMDC's, zoals MoS ₂ en WS ₂ ) op stapvormige sjablonen met een hoogte in de orde van 300 nm.

Na een toegewijde workflow van ets- en nanofabricageprocessen in meerdere stappen, verticaal staande enkele laag MoS ₂ kanalen worden met succes omwikkeld met diëlektrische en poortelektroden, met source- en drain-elektroden die contact maken met het 0,6 nm vinkanaal. Poortelektroden kunnen ook worden gemaakt van een dunne film van koolstofnanobuisjes.

De beste elektrische prestaties van dergelijke ML-FinFET's werden verkregen om te laten zien dat de aan/uit-verhouding 10 . bereikte ⁷ , schommeling onder de drempel van ongeveer 300 mV/dec, en mobiliteiten in de orde van enkele cm ² V ^-1 s ^-1 . Simulaties toonden aan dat door de structuur van de ML-FinFET's verder te optimaliseren, drain-geïnduceerde barrière-verlaging (DIBL) kan worden verlaagd tot 5 mV/V.

Deze studie bereikte een FinFET met een vinbreedte van minder dan 1 nm via een bottom-up route om monogelaagde (ML) MoS te laten groeien ₂ (dikte ~ 0,6 nm) als de vin, wat bijna de fysieke limiet is die men daadwerkelijk kan bereiken. Fin-arrays met een minimale pitch van 50 nm worden ook aangetoond, het verschaffen van nieuwe inzichten voor de implementatie van nano-elektronica in de nabije toekomst waar de wet van Moore mogelijk niet langer geldig is.