Kaksiulotteisia fettejä piikiekolle

- Uusilla siirtymämetallidikalkogenidisillä kenttävaikutustransistoreilla todettiin alhainen ohminen kosketusresistanssi lähellä kvanttirajaa ja ennätyskorkea päälle/pois-suhde.

Professori LEE Young Heen johdolla Etelä-Korean perustieteen instituutin (IBS) tutkijoiden ryhmä on paljastanut uuden löydön, joka voi parantaa huomattavasti kenttävaikutustransistorien (FET) valmistusta.

Suorituskykyiset FETit ovat tärkeä rakenneosa seuraavan sukupolven piipohjaisten puolijohdeteknologioiden rakentamisessa. Nykyinen 3-ulotteinen piitekniikka kärsii FETin toiminnan heikkenemisestä, kun rakenne pienennetään alle 3 nm:n mittakaavaan.

Tämän rajan ylittämiseksi on tutkittu kaksiulotteisia (2D) siirtymämetallidikalkogenideja (TMD) ihanteellisena FET-alustana jo vuosikymmenen verran. Siitä huolimatta käytännön sovellukset ovat rajallisia, koska integraatiota ei kyetä osoittamaan kiekkomittakaavassa vaan rakenteita on siirretty hiutale kerrallaan.

Perinteisesti polymetyylimetakrylaattia (PMMA) on käytetty tukipidikkeenä rakenteen siirrossa. Tämä ja monet muut kokeillut materiaalit jättävät jäämiä TMD-pinnoille, mikä aiheuttaa mekaanisia vaurioita herkälle TMD-levylle siirron aikana.

IBS-tutkijat löysivät ongelmaan läpimurron hyödyntämällä polypropeenikarbonaattia (PPC) jäänteettömään märkäsiirtoon. PPC:n käyttö ei ainoastaan poistanut jäännöksiä, vaan mahdollisti myös kiekon mittakaavan TMD:n valmistamisen käyttämällä kemiallista höyrypinnoitusta. Aiemmat yritykset valmistaa suuria TMD:itä johtivat usein ryppyihin, joita esiintyy siirtoprosessin aikana. Heikko sitoutumisaffiniteetti PPC:n ja TMD:n välillä ei ainoastaan poistanut jäämiä, vaan myös ryppyjä.

Tutkijoiden valitsema PPC-siirtomenetelmä mahdollistaa sentin mittakaavan TMD:n valmistamisen. Aikaisemmin TMD rajoittui tuotantoon leimausmenetelmällä, joka tuottaa vain 30-40 μm kokoisia hiutaleita.

Tämä löytö oli ensimmäinen maailmassa, joka osoitti kiekkojen mittakaavan tuotannon ja CVD-kasvatetun TMD:n siirron. Näin valmistetun huippuluokan MoS2 FET -rakenteen sähköisten ominaisuuksien todettiin olevan paljon parempia kuin aiemmin raportoidut arvot. Uskotaan, että tämä tekniikka voidaan helposti toteuttaa käyttämällä tällä hetkellä saatavilla olevaa integroitujen piirien valmistustekniikkaa.

Tohtori Chandan BISWAS, tutkimuksen kirjoittaja, sanoi: "Toivomme, että menestyksemme jäänteettömässä PPC-siirtotekniikassa rohkaisee muita tutkijoita kehittämään lisäparannuksia erilaisiin TMD-laitteisiin tulevaisuudessa."

Aiheesta aiemmin:

Kaksiulotteisia kiekkoalustoille