Kontakteja 2D-transistoreille

15.06.2020

SUTD-2D-materiaalien-tehostusta-topologisella-puolimetallilla-275-t.jpgTopologiset puolimetalliset sähköiset kontaktit voivat vähentää merkittävästi kontaktiresistanssia ja parantaa 2D-puolijohdetransistorin energiatehokkuutta.

Kaksiulotteisia (2D) puolijohteita on pidetty uutena vaihtoehtona seuraavan sukupolven ultrakompaktille laskentaelektroniikalle. Koska niiden erittäin ohut runko on tyypillisesti vain muutaman atomin paksuinen, sähköisiä kytkentätoimintoja voidaan hallita tehokkaasti, ilman erikoisrakenteita kuten FinFET ja Gate-All-Around.

Transistoria valmistettaessa 2D-puolijohde on kuitenkin saatettava sähköiseen kontaktiin kahden metallipalan kanssa eli lähteen ja nielun kanssa. Nykyiset prosessit luovat kuitenkin epätoivottavan suuren sähköisen resistanssin eli kontaktiresistanssin lähteelle ja nielulle.

Nämä haitalliset vaikutukset voivat vakavasti rajoittaa 2D-materiaalien potentiaalia puolijohdeteollisuudessa. Sen metallin etsiminen, joka ei tuota suurta kontaktiresistanssia, kun se kiinnitetään 2D-puolijohteeseen, on toistaiseksi jatkuva pyrkimys.

Singapore University of Technology and Design (SUTD) johtama tutkimusryhmä on löytänyt uuden strategian kontaktiresistanssin ongelman ratkaisemiseksi 2D-puolijohteissa.

Suorittamalla tiheysfunktionaalisen teorian (DFT) laskennallista simulaatiota tutkimusryhmä havaitsi, että Na3Bi:tä voidaan käyttää metallikontaktina 2D-puolijohteille erittäin pienellä kontaktiresistanssilla. Kyseessä on äskettäin löydetty topologisen puolimetalli, jonka johtavaa luonnetta suojaa kidesymmetria.

"Havaitsimme, että Na3Bi:n ja 2D-puolijohteen väliin muodostuva Schottky-esteen korkeus on yksi pienimmistä teollisuuden yleisesti käyttämistä metalleista", sanoi Yee Sin Ang, yksi SUTD-tutkimusryhmän johtavista tutkijoista.

Na3Bi:n ja kahden yleisesti tutkitun 2D-puolijohteen, MoS2:n ja WS2:n, välille muodostettu Schottky-este on huomattavasti alhaisempi kuin monilla yleisesti käytetyillä metalleilla, kuten kullalla, kuparilla ja palladiumilla.

"Tärkeää on, että havaitsimme, että kun Na3B on kontaktissa 2D-puolijohteisiin, 2D-puolijohteen sisäiset elektroniset ominaisuudet säilyvät.", sanoi SUTD:n tiedotteessa tutkimusryhmän DFT-asiantuntija tohtori Liemao Cao.

2D-puolijohteet voivat 'sulautua' yhteen kontaktimetallin kanssa ja muuttua metalliseksi, jolloin ne menettävät alkuperäiset ominaisuutensa. Tutkimusryhmä havaitsi, että Na3Bi-ohutkalvo ei metalloi 2D-puolijohteita. Na3Bi-ohutkalvon käyttäminen metallikontaktina 2D-puolijohteeseen voi siten olla erittäin hyödyllinen laitesovelluksissa, kuten valodetektoreissa, aurinkokennoissa ja transistoreissa.

Aiheesta aiemmin: Ultrapuhdas valmistustapa 2D-transistoreille

26.06.2020Magnon-kytkin teollisesti hyödyllisillä ominaisuuksilla
25.06.2020Mikroaaltovahvistin joustavalle puukalvolle
24.06.2020Eksitoneja ja kvanttimateriaaleja
23.06.2020Anturien 3D-tulostus suoraan sydämeen
19.06.2020Tallennusta, logiikkaa ja skyrmioneja
18.06.2020Perusteita tehokkaammille akuille
17.06.2020Lomittaa molekyylejä ja atomeja
16.06.2020Intuitiivinen ohjelmointikieli kvanttitietokoneille
15.06.2020Kontakteja 2D-transistoreille
12.06.2020Molekyylit tarjoavat satakertaisen muistin

Siirry arkistoon »