USTC стандартизирует 2D-материалы в масштабе пластины с металлическими электродами

Исследовательская группа под руководством профессора Цзэн Хуалина, профессора Цяо Чжэньхуа и профессора Шао Сяна из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук (CAS) добилась прогресса в изучении связей Ван-дер-Ваальса (vdW). для двумерных (2D) электрических устройств. Команда разработала инновационную технику укладки для изготовления 2D-электрических устройств, что приводит к улучшению контакта между 2D-материалами и металлическими электродами. Исследование было опубликовано в Интернете в Природные коммуникации.

В традиционных процессах производства 2D-электрических устройств нанесение металлических электродов является критическим шагом. Атомы металлов высокой энергии, осажденные на поверхности 2D-материалов, могут легко повредить их решетки, что в конечном итоге ухудшит электрические характеристики устройства. Поэтому достижение надежного электрического контакта между 2D-материалами и металлическими электродами имеет важное значение для улучшения характеристик 2D-электрических устройств.

Недавние исследования показали, что для 2D-электронных устройств реализация возможности подключения vdW обещает решить вышеупомянутые проблемы. Контакт VdW относится к взаимодействию между 2D-материалами и металлическими электродами посредством сил VdW. Этот метод позволяет избежать появления многих дефектов и позволяет добиться хорошего электрического контакта, что обеспечивает лучшую технологичность и потенциал для широкого применения.

Чтобы обеспечить надежную 2D-коммуникацию vdW, команда разработала технологию массового стекирования. Эта технология позволила напрямую укладывать металлические электроды на 2D-материалы во время изготовления 2D-электрических устройств, избегая таких этапов, как осаждение металла, и, таким образом, защищая 2D-материалы от повреждений, одновременно достигая превосходных электрических характеристик.

В частности, 2D-электрические устройства, изготовленные с использованием этой технологии, имели четкие контактные границы металл-полупроводник с гладкими и четкими ВДВ-зазорами на границе раздела и отсутствие легирования атомами металла на стороне 2D-материала. Это свидетельствует о том, что между 2D-металлическим и полупроводниковым электродами образовался качественный ВДВ-контакт.

Благодаря улучшенному контактному интерфейсу двумерные полупроводниковые транзисторы, изготовленные с использованием этой технологии, продемонстрировали снижение тока в закрытом состоянии более чем на 95% и подпороговое колебание на 50% по сравнению с транзисторами, изготовленными с использованием процессов осаждения металла. Они также имеют более высокий коэффициент включения/выключения, что делает их более полезными для маломощных интегральных схем.

Чтобы продемонстрировать потенциал технологии массовой укладки для производства пластин, команда с помощью этой технологии изготовила массив полевых транзисторов на основе однослойного дисульфида молибдена. Выход устройства достиг 98,4%, демонстрируя превосходную согласованность и стабильность. Средний коэффициент включения-выключения транзисторной матрицы составил 6,8×10.⁶поскольку у 91,3% устройств коэффициент включения/выключения превышает 10.⁶. Превосходные характеристики и высокая однородность транзисторной матрицы продемонстрировали преимущества технологии массового стекирования в обеспечении надежной связи для 2D-электронных устройств.

Техника укладки, разработанная в этом исследовании, улучшает взаимодействие между 2D-материалами и металлическими электродами, обеспечивая эффективный, высококачественный и универсальный подход к подготовке 2D-электронных устройств. Ожидается, что это исследование откроет новый технический путь для производства будущих 2D-электронных устройств в промышленных масштабах.