La integración efectiva de capas aislantes extremadamente delgadas con semiconductores bidimensionales (2D) podría permitir la fabricación de transistores 2D con una capacitancia eléctrica comparable a la del SiO.2_{con espesores inferiores a 1 nm.}Estos transistores podrían, a su vez, ayudar a mejorar el rendimiento y reducir el consumo de energía de los dispositivos electrónicos.

Investigadores de la Universidad de Nankai en China introdujeron recientemente una nueva estrategia para sintetizar nanohojas de metal monocristalinas que podrían transferirse fácilmente a sustratos 2D.Esta estrategia, descrita en unpapelenElectrónica de la naturaleza, se utilizó con éxito para depositar dieléctricos de 2 nm de espesor basados ​​​​en Al2_oh3_{o HfO}2_{para transistores de puerta superior de alto rendimiento.}"Al principio, nuestro objetivo era desarrollar la

deposición química de vapor(CVD) estrategia sintética de 2D Cu2_{Oh, que es un}pag- Semiconductor 2D de alta movilidad", dijo a Tech Xplore Jinxiong Wu, autor correspondiente del artículo."Sin embargo, obtuvimos el metal Cu elemental utilizando CuCl y Bi2

oh₃como precursores de la reacción._{Además, al cambiar los tipos de cloruros metálicos, también podemos obtener otros metales 2D, como Pd y Au".}Al revisar la literatura anterior, Wu y sus colegas descubrieron que los metales 2D basados ​​en Pd y Au aún no se habían sintetizado mediante CVD, que es un proceso comúnmente utilizado para producir películas o materiales delgados sobre un sustrato.

Curiosamente, también se dieron cuenta de que casi todas las nanohojas metálicas 2D tienen propiedades atómicas.superficies planasy podría cultivarse verticalmente sobre un sustrato.

"Siempre me he estado preguntando a mí mismo y a mis alumnos: '¿qué podemos hacer con este conocimiento?'", dijo Wu."Justo cuando estábamos a punto de abandonar el proyecto, me inspiró la configuración del transistor de efecto de campo de aletas.

"Si podemos integrar los metales 2D cultivados verticalmente con dieléctricos atómicamente delgados depositados en capas atómicas (ALD), podemos evitar el problema de compatibilidad entre la tecnología ALD y los semiconductores 2D, y el paso destructivo de la deposición de electrodos de puerta superior sobre dieléctricos ultrafinos.ofreciendo una ruta para fabricar FET 2D con un espesor equivalente de capacitancia subnanométrica".

Para integrar nanohojas metálicas ydieléctricomateriales, Wu y sus estudiantes depositaron directamente dieléctricos atómicamente delgados y planos, a saber, Al₂oh₃y HfO₂, sobre metales 2D crecidos verticalmente.A diferencia del disulfuro de molibdeno, sulfuro de metal de transición 2D (MoS2_{), que se utiliza comúnmente como semiconductor de canal en transistores, los metales 2D tienen una superficie compatible con las técnicas ALD.}Después del crecimiento de ALD, la pila de metal/óxido se puede integrar con semiconductores 2D mediante un proceso de un solo paso que forma una interfaz de van der Waals.

El reciente estudio realizado por este equipo de investigadores introdujo un enfoque muy prometedor para fabricar transistores 2D basados ​​en metales 2D y dieléctricos depositados en capas atómicas.Su estrategia propuesta implica el uso de metales 2D verticales ultrasuaves para permitir el crecimiento ALD de alta calidad de metales ultrafinos de alta calidad.κóxidos, así como la posterior integración de van der Waal en un solo paso de pilas de metal/óxido.

"Nuestra estrategia no sólo aborda el problema de incompatibilidad entre la tecnología ALD y los semiconductores 2D, sino que también puede evitar el paso destructivo del proceso de deposición de electrodos de puerta superior sobre los dieléctricos ultrafinos, lo que hace que el gran desafío de escalar el valor CET de la capa de semillas-FET 2D libres hasta subnanométricos", dijo Wu.

Como parte de su estudio, los investigadores utilizaron la estrategia CVD propuesta para crear dieléctricos de 2 nm de espesor basados ​​en Al.2_oh3_{o HfO}2_{, que luego utilizaron para fabricar transistores de puerta superior.}En las pruebas iniciales, los transistores resultantes obtuvieron resultados prometedores, mostrando corrientes de fuga de 10^â6âAâcm^â2, voltajes de funcionamiento bajos de alrededor de 0,45âV y una histéresis inferior a 1âmV.

"Creemos que la metodología desarrollada por Bi₂oh₃El crecimiento CVD asistido es un avance importante en el campo del crecimiento CVD de materiales 2D, ya que permite la síntesis de algunos materiales 2D nuevos que son difíciles de sintetizar utilizando métodos tradicionales", añadió Wu. "Ahora estamos planeando lograr oblea-Fabricación a escala de transistores 2D sin histéresis con un espesor equivalente de capacitancia inferior a 1 nm.

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