Ett team av forskare från Purdue University, SEMATECH och SUNY College of Nanoscale Science and Engineering kommer att presentera vid 2014 års symposium om VLSI Technology om sitt arbete med högpresterande molybdendisulfid (MoS) 2 ) fälteffekttransistorer (FET).
Teamets forskning är en viktig milstolpe för förverkligandet av den ultraskalade lågeffekts 2D MoS 2 FET:er och utvecklingen av fotoniska och elektroniska enheter baserade på övergångsmetalldikalkogenidmaterial (TMD) som solceller, fototransistorer och lågeffekt logiska FET:er. Forskningen stöds av Semiconductor Research Corporation (SRC), världens ledande universitetsforskningskonsortium för halvledare och relaterad teknologi, och SEMATECH.
Som en del av forskningen, laget utnyttjade MoS 2 , som har studerats noggrant de senaste åren av halvledarindustrin på grund av dess potentiella tillämpningar i elektriska och optiska enheter. Dock, högt kontaktresistansvärde begränsar enhetens prestanda hos MoS 2 FETs avsevärt. En metod för att lösa det här problemet är att dopa MoS 2 filma, men att dopa den atomärt tunna filmen är inte trivialt och kräver en enkel och pålitlig processteknik. Tekniken som används av forskargruppen ger ett effektivt och enkelt sätt att dopa MoS 2 film med kloridbaserad kemisk dopning och minskar avsevärt kontaktmotståndet.
"Jämfört med andra kemiska dopningsmaterial som PEI (polyetylenimin) och kalium, vår dopningsteknik visar överlägsen transistorprestanda inklusive högre drivström, högre på/av-strömförhållande och lägre kontaktresistans, sade professor Peide Ye, Ingenjörshögskola, Purdue University.
För att erhålla högpresterande FET:er, tre delar av enheten bör konstrueras noggrant:halvledarkanal (bärardensitet och dess rörlighet); gränssnitt mellan halvledare och oxid; och halvledar-metallkontakt. Denna forskning är särskilt inriktad på att eliminera den sista stora vägspärren mot demonstration av högpresterande MoS 2 FET, nämligen, högt kontaktmotstånd.
MoS 2 FET som använder dopningsteknik, som tillverkades vid Purdue University, kan reproduceras nu i en halvledartillverkningsmiljö och visa den bästa elektriska prestandan bland alla rapporterade TMD-baserade FET:er. Kontaktresistansen (0,5 kΩ·μm) med dopningstekniken är 10 gånger lägre än de kontrollerade proverna. Drivströmmen (460 μA/μm) är dubbelt så högt som det bästa värdet i tidigare litteratur.
"På grund av de senaste framstegen som forskningen som presenterades vid VLSI-symposiet, 2D-material får stor uppmärksamhet i halvledarindustrin, sa Satyavolu Papa Rao, chef för Process Technology på SEMATECH. "Samarbetet mellan forskare och ingenjörer i världsklass från detta team är ett utmärkt exempel på hur partnerskap mellan konsortium-universitet och industri ytterligare möjliggör utvecklingen av banbrytande processtekniker."
"Förbättrade kontakter är alltid önskvärt för alla elektroniska och optiska enheter, " sa Kwok Ng, Senior Director of Device Sciences på SRC. "Dopningstekniken som presenteras av detta forskarteam ger ett giltigt sätt att uppnå lågt kontaktmotstånd för MoS 2 såväl som andra TMD-material."
