Mélanie Thomas
La technologie au-delà du silicium nécessite des transistors à effet de champ (FET) ultra-performants. Les dichalcogénures de métaux de transition (TMD) constituent une plate-forme matérielle idéale, mais les performances du dispositif telles que la résistance de get hold of, le rapport marche/arrêt et la mobilité sont souvent limitées par la présence de résidus d’interface provoqués par les procédures de transfert. Nous montrons une approche idéale de transfert sans résidu utilisant du carbonate de polypropylène (PPC) avec un résidu négligeable pour la monocouche MoS2. En incorporant un speak to semi-métallique de bismuth avec une monocouche MoS2-FET atomiquement propre sur un substrat h-BN, nous obtenons une résistance de speak to ohmique ultra-faible approchant la limite quantique et un rapport marche/arrêt report d’environ 1011 à 15 K. Une telle approche de fabrication ultra-propre pourrait être la plate-forme idéale pour les appareils électriques hautes performances utilisant des TMD semi-conducteurs de grande floor.
Une révolution technologique se profile à l’horizon et elle est sur le point de changer les appareils que nous utilisons. Sous la course distinguée du professeur LEE Youthful Hee, une équipe de chercheurs visionnaires du Centre de physique intégrée des nanostructures de l’Institut des sciences fondamentales (IBS), en Corée du Sud, a dévoilé une nouvelle découverte qui peut grandement améliorer la fabrication de l’effet de champ. transistors (FET).
Un transistor à effet de champ (FET) haute efficiency est un élément essentiel de la prochaine génération de systems de semi-conducteurs au-delà du silicium. La technologie actuelle du silicium tridimensionnel souffre d’une dégradation des performances du FET lorsque le dispositif est miniaturisé au-delà des échelles inférieures à 3 nm. Pour surmonter cette limite, les chercheurs ont étudié les dichalcogénures de métaux de transition (TMD) bidimensionnels (2D) d’une épaisseur d’un atome (~, 7 nm) en tant que plate-forme FET idéale au cours de la dernière décennie. Néanmoins, leurs apps pratiques sont limitées en raison de l’incapacité de démontrer l’intégration à l’échelle de la tranche.
Un problème majeur réside dans les résidus qui se forment lors de la fabrication. Traditionnellement, le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) est utilisé comme help pour le transfert du dispositif. Ce matériau est connu pour laisser des résidus isolants sur les surfaces du TMD, ce qui génère souvent des dommages mécaniques sur la fragile feuille de TMD lors du transfert. En alternate au PMMA, plusieurs autres polymères comme le polydiméthylsiloxane (PDMS), l’alcool polyvinylique (PVA), le polystyrène (PS), le polycarbonate (Computer system), l’éthylène-acétate de vinyle (EVA), la polyvinylpyrrolidone (PVP) et des molécules organiques dont la paraffine, la cellulose. l’acétate et le naphtalène ont tous été proposés comme guidance de help. Néanmoins, des résidus et des dommages mécaniques sont inévitablement introduits lors du transfert, ce qui conduit à une dégradation des performances du FET.
Les chercheurs de l’IBS ont résolu ce problème et ont réalisé une percée intéressante en exploitant avec succès le carbonate de polypropylène (PPC) pour un transfert humide sans résidus. L’utilisation du PPC a non seulement éliminé les résidus, mais a également permis la creation de TMD à l’échelle d’une tranche par dépôt chimique en phase vapeur. Les tentatives précédentes de fabrication de TMD à grande échelle entraînaient souvent des plis qui se produisaient lors du processus de transfert. La faible affinité de liaison entre le PPC et le TMD élimine non seulement les résidus mais également les rides.
M. Ashok MONDAL, le premier auteur de l’étude a déclaré : « La méthode de transfert PPC que nous avons choisie nous permet de fabriquer des TMD à l’échelle centimétrique. Auparavant, les TMD se limitaient à être produits à l’aide d’une méthode d’estampage, qui génère des flocons de seulement 30 à 30 cm. 40 μm.”
Les chercheurs ont construit un dispositif FET utilisant une électrode de speak to semi-métallique Bi avec une monocouche de MoS2, qui a été transférée par la méthode PPC. Moins de, 08 % des résidus de PPC restaient sur la couche de MoS2. Grâce à l’absence de résidus interfaciaux, le dispositif s’est avéré avoir une résistance de get hold of ohmique de RC ~ 78 Ω-µm, ce qui est proche de la limite quantique. Un rapport marche/arrêt de courant ultra élevé d’environ 1 011 à 15 K et un courant d’état élevé d’environ 1,4 mA/µm ont également été obtenus en utilisant le substrat h-BN.
Cette découverte était la première au monde à démontrer la manufacturing et le transfert à l’échelle d’une tranche de TMD cultivé par CVD. Le dispositif FET de pointe produit de cette manière s’est avéré avoir des propriétés électriques qui dépassent de loin celles des valeurs précédemment rapportées. On pense que cette technologie peut être facilement mise en œuvre en utilisant la technologie de fabrication de circuits intégrés actuellement disponible.
Le Dr Chandan BISWAS, auteur co-correspondant de l’étude, a déclaré : « Nous espérons que notre succès dans la system de transfert de PPC sans résidu encouragera d’autres chercheurs à développer de nouvelles améliorations dans divers dispositifs TMD à l’avenir. »
