Trots sina lovande egenskaper inom den kondenserade materiens fysik, den trefaldigt degenererade halvmetallen PtBi2 har i stort sett outforskats i praktiska tillämpningar, särskilt inom halvledarteknik. De största svårigheterna inkluderar bristen på empirisk data om integrationen av PtBi2 med befintliga halvledarkomponenter och behovet av innovativa tillvägagångssätt för att utnyttja dess unika egenskaper, såsom hög stabilitet och mobilitet, inom ramen för nuvarande elektroniska tillverkningsprocesser.
Att ta itu med dessa utmaningar kan låsa upp nya möjligheter inom transistordesign och bredare halvledartillämpningar, vilket gör det avgörande att utforska den praktiska användbarheten av PtBi2 i verklig elektronik.
Ett forskarlag från Songshan Lake Materials laboratory använde framgångsrikt PtBi2 flingor som mellanskiktskontakt mellan metallelektroder (Au) och WS2 , en vitt studerad halvledare. Denna metod förbättrade transistorns prestanda avsevärt och uppnådde ett kopplingsförhållande över 10 6 och en genomsnittlig rörlighet på 85 cm²V⁻¹s⁻¹, vilket möter och potentiellt överträffar de stränga kraven för integrerade kretsapplikationer.
Verket publiceras i tidskriften Materials Futures .
Framtida forskning är redo att utforska olika PtBi2 -baserade enhetsarkitekturer, med fokus på att optimera samspelet mellan enhetsminiatyrisering och förbättrad prestanda. Med tanke på dess lovande elektroniska egenskaper, tillämpning av PtBi2 skulle kunna sträcka sig bortom traditionella transistorer till optoelektroniska och spintroniska enheter.
"PtBi2 utmärker sig på grund av sin unika elektroniska struktur, exceptionella luftstabilitet och förmåga att underlätta van der Waals-kontakter, vilket förenklar enhetens tillverkningsprocess och leder till stabil, långsiktig enhetsprestanda", förklarade prof. Lin, en av de ledande forskarna på studien.
"Det här materialet minskar inte bara Schottky-barriären, som är en vanlig utmaning inom transistorteknologi, utan undviker också Fermi-nålningseffekten som uppstår under metallavsättning."
En av de mest anmärkningsvärda aspekterna av studien är användningen av en oförstörande van der Waals överföringsteknik, som upprätthåller integriteten hos materialen och gränssnitten. Forskarna tror att denna metod kommer att erbjuda en ny väg för att integrera nya material i halvledarteknologi.
Resultaten förväntas få breda konsekvenser för halvledarindustrin, vilket ger en ny materialplattform för att utveckla mer energieffektiva elektroniska enheter med hög funktionalitet. Teamet är optimistiskt om de framtida tillämpningarna av PtBi2 , inte bara i transistorer utan också i optoelektroniska och spintroniska enheter.
Mer information: Bohan Wei et al, Triply Degenerate Semimetal PtBi2 som van der Waals kontaktmellanskikt i tvådimensionell transistor, Materials Futures (2024). DOI:10.1088/2752-5724/ad47cf
Tillhandahålls av Songshan Lake Materials Laboratory
