द्वि-आयामी (2डी) अर्धचालक सामग्रियों में विशिष्ट ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुण होते हैं जो अति-पतले और ट्यून करने योग्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों के विकास के लिए फायदेमंद हो सकते हैं।थोक अर्धचालकों पर उनके संभावित लाभों के बावजूद, इन सामग्रियों को गेट डाइइलेक्ट्रिक्स के साथ इष्टतम रूप से इंटरफेस करना अब तक चुनौतीपूर्ण साबित हुआ है, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर इंटरफेशियल जाल होते हैं जो ट्रांजिस्टर के प्रदर्शन को तेजी से खराब कर देते हैं।
किंग अब्दुल्ला यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (केएयूएसटी), सूचो यूनिवर्सिटी और दुनिया भर के अन्य संस्थानों के शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक दृष्टिकोण पेश किया है जो 2डी अर्धचालकों के आधार पर बेहतर प्रदर्शन करने वाले ट्रांजिस्टर के निर्माण को सक्षम कर सकता है।उनका प्रस्तावित डिज़ाइन,उल्लिखितएक पेपर मेंप्रकृति इलेक्ट्रॉनिक्स, इसमें उच्च संसंजक ऊर्जा वाले हेक्सागोनल बोरॉन नाइट्राइड (एच-बीएन) डाइलेक्ट्रिक्स और मेटल गेट इलेक्ट्रोड का उपयोग शामिल है।
"प्रारंभ में, हमने पाया कि जब हम एनोड के रूप में प्लैटिनम (पीटी) का उपयोग करते हैं, तो एच-बीएन स्टैक के ट्रिगर होने की संभावना कम होती हैढांकता हुआब्रेकडाउन," पेपर के पहले लेखक याकिंग शेन ने टेक एक्सप्लोर को बताया। "इस खोज के आधार पर, हमने अपने प्रयोगों को डिजाइन किया और पाया कि पीटी/एच-बीएन गेट स्टैक्स एयू/एच-बीएन गेट की तुलना में 500 गुना कम लीकेज करंट दिखाते हैं।ढेर हो जाता है और कम से कम 25 एमवी/सेमी की उच्च ढांकता हुआ ताकत प्रदर्शित करता है।इससे हमें 2डी ट्रांजिस्टर में गेट डाइइलेक्ट्रिक के रूप में सीवीडी एच-बीएन का उपयोग करने का विचार आया।"
शेन, प्रो. मारियो लान्ज़ा और उनके सहयोगियों ने रासायनिक वाष्प जमा एच-बीएन को ढांकता हुआ के रूप में उपयोग करके 1,000 से अधिक उपकरणों का निर्माण किया।जब उन्होंने इन उपकरणों का मूल्यांकन किया, तो उन्होंने पाया कि एच-बीएन गेट डाइलेक्ट्रिक्स पीटी और टंगस्टन (डब्ल्यू) जैसी उच्च संयोजी ऊर्जा धातुओं के साथ सबसे अच्छा संगत थे।
"ऊर्ध्वाधर Pt/h-BN/MoS के साथ ट्रांजिस्टर बनाने के लिए2संरचना, हमने एक SiO की सफाई से शुरुआत की2/Si सब्सट्रेट एसीटोन, अल्कोहल और विआयनीकृत पानी में अल्ट्रासोनिक स्नान का उपयोग करते हुए," शेन ने समझाया। "स्रोत और नाली इलेक्ट्रोड (Ti/Au) का उपयोग करके इस सब्सट्रेट पर पैटर्न बनाया गया थाइलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफीऔर ई-बीम जमाव द्वारा जमा किया गया।इसके बाद, MoS2एक प्राकृतिक क्रिस्टल से निकाला गया और चैनल बनाने के लिए इन इलेक्ट्रोडों पर स्थानांतरित किया गया।सीवीडी एच-बीएन फिल्म को गीले स्थानांतरण के माध्यम से इस संरचना पर स्थानांतरित किया गया था।"
अपनी ट्रांजिस्टर निर्माण प्रक्रिया में अंतिम चरण के रूप में, शोधकर्ताओं ने पीटी गेट का पैटर्न तैयार कियाइलेक्ट्रोडइलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी का उपयोग करके और फिर इसे ई-बीम वाष्पीकरण नामक तकनीक का उपयोग करके जमा किया गया।MoS के बीच क्लीन वैन डेर वाल्स इंटरफ़ेस2और टीम के ट्रांजिस्टर में एच-बीएन इसकी विश्वसनीयता और प्रदर्शन में सुधार करता है, दोषों को कम करता है और गेट नियंत्रण को बढ़ाता है।
"हमने पाया कि इस धारणा के विपरीत कि सीवीडी एच-बीएन एक खराब गेट ढांकता हुआ है, सही धातु इलेक्ट्रोड का चयन इसके प्रभावी उपयोग को सक्षम बनाता हैक्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टरएमओएस के साथ2चैनल," शेन ने कहा। "MoS2और एच-बीएन एक स्वच्छ वैन डेर वाल्स इंटरफ़ेस बनाता है, जो विश्वसनीयता बढ़ाता है।हमारे निष्कर्षों से पता चलता है कि पीटी और डब्ल्यू जैसी उच्च संयोजी ऊर्जा धातुओं का उपयोग सीवीडी एच-बीएन को 2डी ट्रांजिस्टर में एक प्रभावी गेट ढांकता हुआ बनाता है।"
2डी सेमीकंडक्टर-आधारित ट्रांजिस्टर बनाने के लिए इस शोध टीम का दृष्टिकोण अब तक अत्यधिक आशाजनक पाया गया है, जो धाराओं के रिसाव को कम करता है और कम से कम 25 एमवी सेमी की उच्च ढांकता हुआ ताकत को सक्षम करता है।-1.प्रारंभिक परीक्षणों से पता चला कि पीटी और डब्ल्यू-आधारित गेट इलेक्ट्रोड ने सोने (एयू) इलेक्ट्रोड के साथ समान ट्रांजिस्टर की तुलना में एच-बीएन डाइलेक्ट्रिक्स में रिसाव धारा को लगभग 500 गुना कम कर दिया।
शेन और उनके सहयोगियों द्वारा किया गया हालिया काम विश्वसनीय सॉलिड-स्टेट माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सर्किट और उपकरणों के निर्माण के लिए 2डी सामग्रियों के उपयोग की सुविधा प्रदान कर सकता है।अन्य अनुसंधान समूह जल्द ही समान दृष्टिकोण और सामग्रियों का पता लगा सकते हैं, जिससे आगे उच्च प्रदर्शन वाले 2डी सेमीकंडक्टर-आधारित उपकरणों के विकास को बढ़ावा मिल सकता है।
शेन ने कहा, "हमारे शोध में अगले कदम के रूप में, हम मूर के नियम का विस्तार करने में मदद के लिए अल्ट्रा-स्मॉल (नैनोस्केल), पूरी तरह से 2डी ट्रांजिस्टर विकसित करने की योजना बना रहे हैं।""हमारा लक्ष्य डिवाइस के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए 2डी चैनलों और इलेक्ट्रोड के बीच संपर्क समस्याओं को हल करना भी है।"
अधिक जानकारी:याक़िंग शेन एट अल, हेक्सागोनल बोरान नाइट्राइड डाइलेक्ट्रिक्स और उच्च संयोजी ऊर्जा के साथ धातु गेट इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हुए दो-आयामी-सामग्री-आधारित ट्रांजिस्टर।प्रकृति इलेक्ट्रॉनिक्स(2024)।डीओआई: 10.1038/एस41928-024-01233-डब्ल्यू
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उद्धरण:शोधकर्ताओं ने 2डी अर्धचालकों के आधार पर उच्च प्रदर्शन वाले ट्रांजिस्टर बनाने के लिए दृष्टिकोण विकसित किया (2024, 7 सितंबर)7 सितंबर 2024 को पुनः प्राप्तhttps://techxplore.com/news/2024-09-approach-fabricat-highly-transistors-आधारित.html से
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