Tweedimensionale overgangsmetaaldichalcogeniden (2D TMD's), vooral MoS₂ , lopen voorop op het gebied van 2D-materialen van de nieuwe generatie, en er worden inspanningen op industrieel niveau geleverd om deze op grote schaal te produceren met redelijke prestaties voor toepassingen in elektronische apparaten. Voor weergavetoepassingen geldt doorgaans een mobiliteit van 2 cm ² /V.s is voldoende.

Hoewel mechanisch geëxfolieerd MoS₂ waarvan bekend is dat het een veel grotere mobiliteit heeft 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 het SRM Institute of Science and Technology (SRMIST), India, onlangs gerapporteerd in Nanoscale Advances over de groei over grote oppervlakken van 2D-metaal TiS_x bovenop 2D-halfgeleider MoS₂ door middel van plasma-enhanced atomic layer growth (PEALD)-techniek.

Het is een hele uitdaging om de groeiomstandigheden te optimaliseren om een ​​atomair schoon grensvlak tussen dergelijke materialen te verkrijgen. Onderzoekers ontdekten dat de transistorprestaties van MoS₂ is bijna twee keer beter bij contact met het 2D-metaal TiS_x vergeleken 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 toegepast.

Het ladingstransportonderzoek bij verschillende temperaturen bracht variaties aan het licht in de hoogte van de meta-halfgeleiderovergangsbarrière 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_x , de intrinsieke ladingsdragerdichtheid van MoS₂ neemt toe, wat leidt tot betere prestaties.

Dankzij deze resultaten kunnen de metalen contacten bij de integratie van 2D- en 3D-apparaten 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.

Meer informatie: Reyhaneh Mahlouji et al, ALD-gekweekte tweedimensionale TiSx-metaalcontacten voor MoS2-veldeffecttransistors, Vooruitgang op nanoschaal (2023). DOI:10.1039/D3NA00387F

Aangeboden door het SRM Instituut voor Wetenschap en Technologie