直觀上很容易理解的一點(diǎn)是:二維材料解決了硅基材料縱向尺寸繼續(xù)縮小的問題,構(gòu)筑溝道材料的單層二維半導(dǎo)體的厚度最小可至1 nm以下。
當(dāng)然由于很強(qiáng)的短溝道抑制能力,二維材料的橫向溝道尺寸也可以做到1 nm以下,這個我們后面可以出一期文獻(xiàn)講解如何實(shí)現(xiàn)超小溝道尺寸的具體方式。
這里重點(diǎn)想介紹的是另一種橫向尺寸縮小的方式,也就是“多”柵控制(包括雙柵,三柵,環(huán)柵等等),這個概念在硅基MOSFET已經(jīng)很常見,在二維半導(dǎo)體晶體管的引入也是一種對傳統(tǒng)硅基工藝的借鑒學(xué)習(xí)。
然而由于二維半導(dǎo)體材料本身的物體特性,實(shí)現(xiàn)多于雙柵的“多”柵控制還是有一定的難度,需要利用特殊的材料生長和器件制備工藝,目前比較常見的一種二維材料半導(dǎo)體晶體管“多”柵結(jié)構(gòu)為Ω柵非平面結(jié)構(gòu)。
新結(jié)構(gòu):omega-shaped gate-Non-planar gate architecture
文章中溝道材料采用轉(zhuǎn)移的高質(zhì)量MoS2制備,保證了制備后晶體管的高性能。此外,在薄膜轉(zhuǎn)移后采用了乙醇滴涂加自然晾干增加薄膜和納米線接觸緊密度。
文章研究了器件的電學(xué)特性和短溝道效應(yīng)(電學(xué)性能隨溝道長度的變化),并構(gòu)筑了反相器和與非門。
(b)背柵控制隨著納米線直徑的增加而逐漸減小;(c)器件具有大開態(tài)電流和小的SS。
(c)(f)開態(tài)電流最高達(dá)到了0.89A/μm,跨導(dǎo)最大為32.7 μS/μm。
對于“多”柵結(jié)構(gòu)的二維半導(dǎo)體晶體管還有很多可研究的點(diǎn),以這篇文章為例,是否其他更好的納米線材料的替代可以實(shí)現(xiàn)材料更緊密的接觸,簡化工藝等等,不管是材料還是器件的制備工藝趨勢肯定是易于大規(guī)模集成。
審核編輯:劉清
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原文標(biāo)題:新器件結(jié)構(gòu)帶來的二維半導(dǎo)體材料晶體管性能優(yōu)勢
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