二维材料构筑超短沟道晶体管研究获进展

2018-02-13 09:44:21 来源:中科院之声
标签:

 

传统硅基半导体器件的小型化进程逐渐接近其物理极限,寻找新的材料、发展新的技术使器件尺寸进一步缩小仍是该领域的发展趋势。传统硅基场效应晶体管要求沟道厚度小于沟道长度的1/3,以有效避免短沟道效应。但受传统半导体材料限制,沟道厚度不能持续减小。近年来,利用二维半导体材料来构造短沟道晶体管器件已经成为一个前沿探索的热点课题。二维材料因其达到物理极限的厚度成为一种构造超短沟道晶体管的潜在材料,理论上可以有效降低短沟道效应。但构造一个真正的三端亚5纳米短沟道场效应晶体管器件来有效避免短沟道效应,还存在技术上的挑战。


针对如何利用二维半导体材料构筑短沟道晶体管的问题,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心纳米物理与器件实验室N07组博士研究生谢立等在研究员张广宇、时东霞的指导下,针对器件结构中的沟道、电极、及栅介质等几种核心材料,设计了一种基于全二维材料构筑的新型短沟道晶体管器件。针对接触电极材料,在前期工作基础上,发展了基于晶界的刻蚀和展宽技术制备出石墨烯纳米间隙电极,间隙尺寸在3纳米以上可控。利用干法转移技术将作为沟道材料的单层二硫化钼,与作为栅介质材料的少层氮化硼依次进行叠层,构造出具有一系列不同沟道长度的单层二硫化钼场效应晶体管器件,最小沟道长度为~4纳米。利用石墨烯作为电极和二硫化钼接触具有两方面的优点,即极低的接触电阻和极弱的边缘效应,从而达到电场对沟道载流子的高效调控。器件的电学测试结果表明,当沟道长度大于9纳米时,其关态电流小于0.3pA/µm, 开关比大于107,迁移率可达30cm2V-1s-1,亚阈值摆幅~93mV·dec−1,漏致势垒降低<0.425V·V−1,短沟道效应可以忽略;当沟道长度低至4纳米时,短沟道效应开始出现但仍较弱。此外,这种短沟道器件可以承载超大电流密度大于500µA/µm,为目前报道的最高值。该研究利用全二维材料构筑超短沟道场效应晶体管器件,验证了单层二硫化钼对短沟道效应的超强免疫性及其在未来5纳米工艺节点电子器件中的应用优势。


相关研究成果发表在《先进材料》上。该研究得到了国家重点基础研究发展计划,国家自然科学基金,中科院前沿科学重点研究项目、战略性先导科技专项的资助。

 

a,MoS2超短沟道器件顶栅结构侧视图;b、c,9nm短沟道器件输出、转移特性曲线;d,4nm短沟道器件转移特性曲线;e,器件性能随沟道长度变化的关系。

 
关注与非网微信 ( ee-focus )
限量版产业观察、行业动态、技术大餐每日推荐
享受快时代的精品慢阅读
 

 

继续阅读
“华为杯”首届中国研究生创“芯”大赛成功举办 助力高精尖人才培养

8月11日至8月12日,中国研究生创新实践系列大赛主题赛事之一“华为杯”首届中国研究生创“芯”大赛在厦成功举办。

嘉楠耘智本想抢热点,却惹来了一众非议

一家做比特币矿机及矿机芯片的厂商嘉楠耘智对外宣称全球首个7nm芯片进入量产阶段。按照其官方的说法,该芯片拥有业内最高的算力密度、更低的成本和更大的产能、低功耗、耐高温、高良率。

高通收购NXP失败并不是一个时代的终结
高通收购NXP失败并不是一个时代的终结

2016年,高通和NXP宣布合并交易,轰动了全球半导体业界。近日,高通收购NXP的交易在经过两年艰苦的谈判后最终没能完成。加上上一次博通收购高通未成,高通在短短半年内已经两次历经失败的大型并购交易。

传三星再关国内工厂,天津手机生产厂将关闭

在中国市场遭遇困境的三星,被曝开始考虑关闭位于天津的手机生产厂。

物联网时代的制高点是什么?

移动互联网红利逐渐褪去,继而信息科技向万物互联转变,在日本软银孙正义看来,物联网和人工智能将会引爆下一次“技术大爆炸”,巨变将至,让这为花甲老人兴奋得感觉睡觉都是浪费时间,至此,开始大肆押注。

更多资讯
哪里找入门级大屏数字示波器?泰克官网大优惠在等你
哪里找入门级大屏数字示波器?泰克官网大优惠在等你

美国泰克Tek公司,作为全球性的测试测量和监测设备供应商之一,70年专注测试和监测,技术创新。此次活动官网多样产品大促销,不容错过。

谷歌改变世界,百度改变世界观

2018年的年初,百度恶评缠身,在公关团队的运作下,李彦宏登上《时代周刊》的封面,在访问中,他这么说:“2010年,百度占据了75%的中国搜索市场,而谷歌只有百分之十几的市场,他们最终被迫退出中国”。

Siri能区分不同用户的声音了?

美国专利及商标局披露的一项来自苹果的新专利表明,Siri 未来或许将可以分辨不同用户的声音,并提供更为个性化的响应。

语音识别如何解决口音、方言问题?

语音对于人机交互的重要性毋庸置疑,无论是国内外企业,都在语音识别的速度、准确度以及多语种方面持续创新。

霍尼韦尔全新零售型智能家居安防系统如何?

每个人都希望有一个安全的家,都不希望在自己离开的时候,房屋自动变成为窃贼的目标。

电路方案