2023年1月11日，Nature在线发表了南京大学王欣然教授和东南大学王金兰教讲课题组的研究论文，题目为《Approaching the quantum limit in two-dimensional semiconductor contacts》。
下一代电子技能的发展必要将沟道质料厚度缩小到二维极限，同时保持超低的打仗电阻。过渡金属硫族化物(TMD)可以维持晶体管的规模到达路线图的止境，但尽管付出了无数努力，器件性能仍然受到打仗限制。特殊是，由于固有的范德华间隙(vdW gap)，打仗电阻尚未凌驾共价键结合的金属-半导体结，最佳打仗技能面临稳定性题目。在此研究中，作者通过强范德华相互作用使单层二硫化钼(MoS2)与半金属锑(Sb)的能带杂化，将电打仗推向量子极限。Sb-MoS2打仗具有42 Ω μm的低打仗电阻，在125摄氏度下具有出色的稳定性。由于改进的打仗，短沟道MoS2晶体管在1 V漏极偏置下显示出电流饱和，通态电流为1.23 mA/μm，开/关比凌驾108，固有延长为74 fs。这些性能优于等效硅互补金属氧化物半导体技能，满意了2028年路线图目标。进一步制造了大面积的器件阵列，并展示了打仗电阻、阈值电压、亚阈值摆幅、开/关比、通态电流和跨导的低可变性。优秀的电学性能、稳定性和可变性使锑成为逾越硅的过渡金属硫族化物基电子器件的一种有前途的打仗技能。
图1 DFT盘算Sb–MoS2打仗的电子性子
图2 Sb–MoS2打仗的实行表征
图3 Sb–MoS2打仗的电学性能和稳定性
图4 短沟道MoS2 FET性能和基准
图5 MoS2 FETs的可变性
【论文链接】Li, W., Gong, X., Yu, Z. et al. Approaching the quantum limit in two-dimensional semiconductor contacts. Nature, 2023, 613, 274–279. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05431-4
【其他相关文献】[1] Liu, Y., Guo, J., Zhu, E. et al. Approaching the Schottky–Mott limit in van der Waals metal–semiconductor junctions. Nature, 2018, 557, 696–700. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0129-8[2] Akinwande, D., Huyghebaert, C., Wang, CH. et al. Graphene and two-dimensional materials for silicon technology. Nature, 2019, 573, 507–518. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1573-9[3] Wang, Y., Kim, J.C., Wu, R.J. et al. Van der Waals contacts between three-dimensional metals and two-dimensional semiconductors. Nature, 2019, 568, 70–74. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1052-3[4] Shen, PC., Su, C., Lin, Y. et al. Ultralow contact resistance between semimetal and monolayer semiconductors. Nature, 2021, 593, 211–217. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03472-9[5] Wang, Y., Chhowalla, M. Making clean electrical contacts on 2D transition metal dichalcogenides. Nat. Rev. Phys., 2022, 4, 101–112. https://doi.org/10.1038/s42254-021-00389-0 |
