FinFET är kända för att vara en utveckling av metalloxid-halvledarfältseffekttransistorer (MOSFET) med en halvledande kanal som är vertikalt omslagen av konforma grindelektroder. Det föreslogs först på 1990-talet för att undvika kortkanaleffekten och andra nackdelar som följde av krympningen av transistorstorleken. På grund av begränsningen av nanotillverkning, den minsta fenbredden är cirka 5 nm i nuvarande teknik.

Under de senaste decennierna har mikroelektroniken har utvecklats i snabb takt efter Moores lag, med antalet transistorer per område ökat vartannat år. På grund av begränsningen av nanotillverkningsprecision, det är nu extremt utmanande att krympa ytterligare storleken på transistorer på en integrerad krets. Det är därför av stor vikt att söka nya kandidater av halvledande material.

På senare år har nya material som kolnanorör och tvådimensionella (2-D) material har studerats i stor utsträckning för implementering av nanoskaliga transistorer. I en ny studie publicerad i Naturkommunikation , forskarna från Institute of Metal Research (IMR) vid den kinesiska vetenskapsakademin och Frankrike syftade till att ersätta den konventionella Si-baserade fenan med ett 2D-enkelt atomlager i FinFET-arkitekturen.

Forskarna utformade en våtsprutad kemisk ångavsättning (CVD) metod för att universellt odla monoskikt av övergångsmetalldikalkogenider (ML-TMDC, såsom MoS ₂ och WS ₂ ) på stegformade mallar med höjd i storleksordningen 300 nm.

Efter ett dedikerat arbetsflöde av etsnings- och nanotillverkningsprocesser i flera steg, vertikalt stående enkelskikts MoS ₂ kanaler har framgångsrikt lindats med dielektriska och grindelektroder, med käll- och avledningselektroder i kontakt med 0,6 nm fenkanalen. Gateelektroder kan också vara gjorda av en tunn nanorörfilm av kol.

De bästa elektriska prestandorna för sådana ML-FinFET:er erhölls för att visa på/av-förhållande som nådde 10 ⁷ , undertröskelsvängning på cirka 300 mV/dec, och rörlighet i storleksordningen några cm ² V ^-1 s ^-1 . Simuleringar visade att genom att ytterligare optimera ML-FinFETs struktur, dräneringsinducerad barriärsänkning (DIBL) kan sänkas till 5 mV/V.

Denna studie uppnådde en FinFET med finbredd på under 1 nm via en rutt nerifrån och upp för att odla monolager (ML) MoS ₂ (tjocklek ~ 0,6 nm) som fenan, vilket är nästan den fysiska gräns som man faktiskt kan uppnå. Fin-arrayer med minsta stigning på 50 nm demonstreras också, ger nya insikter för implementering av nanoelektronik inom en överskådlig framtid där Moores lag kanske inte längre är giltig.