二次元 (2D) 半導体材料は、ウェアラブルや小型電子機器を含むさまざまな電子デバイスの開発に非常に有望であることが証明されています。これらの材料は、厚さが薄くなったにもかかわらずキャリア移動度を維持するなど、かさばる同等の材料に比べて大きな利点を持つ可能性があります。

薄型エレクトロニクスの作成が期待されているにもかかわらず、2D 半導体はこれまでのところ、ほとんどの既存デバイス内の電流を変調および増幅するために使用される重要な電子部品の薄型バージョンである単層トランジスタの作成に使用されることはほとんどありません。提案されている 2D 半導体ベースの単層トランジスタのほとんどは、グラフェン、二セレン化タングステン、二硫化モリブデン (MoS など) など、比較的安定した格子構造を持つことが知られている厳選されたいくつかの材料を使用して作成されています。2_）。湖南大学、中国科学院、武漢大学の研究者らは最近、黒リン（BP）やヒ素ゲルマニウムなど、これまで主に多層トランジスタの作製に使用されてきた代替2D半導体材料を使った新しい単層トランジスタの開発に着手した。

GeAs)。彼らの仕事は、出版された日記でネイチャーエレクトロニクス。

「黒リンやゲルマニウム砒素など、多くの有望な 2D 材料では、単層トランジスタの製造は困難であり、繊細な 2D 材料との堅牢な電気的接触の形成が難しいため制限されます。」と Wangying Li、Quanyang Tao、彼らの同僚は論文にこう書いている。「ファンデルワールスピーリング技術を使用した、三次元隆起コンタクトを備えた単層黒リンおよびゲルマニウムヒ素トランジスタの製造について報告します。」

この研究者チームによる最近の研究の主な目的は、これまで単層トランジスタ設計で主に使用されてきたものを超えた、単層 2D 半導体に基づく新しいトランジスタを作成することでした。これらの材料の中には、その固有の特性を損なうことなく均一にスケールダウンすることが難しいものがあるため、これにはいくつかの課題があります。

これを達成するために、Li、Tao、およびその共同研究者らは、3D 隆起コンタクトを備えた単層 2D トランジスタの作成に使用できるファンデルワールス (vdW) 剥離技術を考案しました。この技術では、多層 2D チャネル上に平らな金属を積層する必要があり、これにより、研究者は金属を剥がすことによってスタックの最上部にある半導体層を除去することができます。

「層ごとの機械的剥離により、多層黒リントランジスタのチャネル領域は、その繊細な格子を劣化させることなく、多層コンタクト領域を維持しながら、単層の厚さまで徐々に減らすことができる」とリー氏、タオ氏らは書いている。

研究の一環として、研究チームは提案した剥離技術を使用して、BP、GeAs、InSe（セレン化インジウム）、GaSe（セレン化ガリウム）などのさまざまな2D半導体に基づくホモ接合とホモ超格子を作製した。

研究チームは、提案した方法により、コンタクト領域で必要な厚さを維持しながら、トランジスタのチャネル部分を薄くできることを発見しました。

「この技術を使って、電気的特性「チャネル厚が異なる同じ 2D トランジスタのキャリア移動度は、黒リンボディの厚さを減らすと急激に低下し、従来のバルクのように動作します。半導体純粋なファンデルワールス半導体ではありません。」

最近の研究の一環として、研究者らは、BP と GeAs をベースにした 3D 隆起コンタクトを備えた有望な単層トランジスタを開発する技術の可能性を実証しました。将来的には、彼らの層ごとの剥離方法は、これらの用途では通常性能が低いと考えられている珍しい2D半導体を使用した、より薄くてスケーラブルなトランジスタの作成に新たな地平を開く可能性があります。

「この研究は他の不安定な状況に潜在的な影響を及ぼします単層有機単層やペロブスカイト単層などの 2D 半導体を超える材料は、これまで非導電性であるか固有特性が低いと考えられてきましたが、実際には金属と単層の間の接触不良によって制限されています。」同僚も付け加えた。

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