Zweidimensionale Übergangsmetalldichalkogenide (2D-TMDs), insbesondere MoS2, stehen an der Spitze der 2D-Materialien der neuen Generation, und es werden industrielle Anstrengungen unternommen, um sie in großem Maßstab mit angemessener Leistung für Anwendungen in elektronischen Geräten herzustellen. Normalerweise ist für Displayanwendungen eine Ladungsträgermobilität von 2 cm2/Vs ausreichend.
Obwohl bekannt ist, dass mechanisch abgeblättertes MoS2 eine viel höhere Mobilität aufweist, ist seine großflächige Produktion eine Herausforderung. Darüber hinaus ist unklar, wie die Leistung von 2D-TMD-Geräten sein wird, wenn sie mit 2D-Metallen der neuen Generation anstelle von Standard-3D-Metallen wie Au, Ti, Ni usw. kontaktiert werden.
Daher haben Forscher der Technischen Universität Eindhoven (Di), Niederlande, und des SRM Institute of Science and Technology (SRMIST), Indien, kürzlich berichtet Fortschritte im Nanomaßstab über das großflächige Wachstum von 2D-Metall TiSx auf dem 2D-Halbleiter MoS2 durch plasmaunterstütztes Atomlagenwachstum (PEALD)-Technik.
Es ist eine große Herausforderung, die Wachstumsbedingungen zu optimieren, um eine atomar saubere Grenzfläche zwischen solchen Materialien zu erhalten. Forscher fanden heraus, dass die Transistorleistung von MoS2 bei Kontakt mit dem 2D-Metall TiSx im Vergleich zu 3D-Metallen Ti und Au fast doppelt so hoch ist. Der Trend war bei den meisten Leistungsmerkmalen des Transistors zu beobachten. Dieses Verfahren kann in Zukunft für viele solcher Materialien eingesetzt werden.
Die Ladungstransportstudie bei verschiedenen Temperaturen ergab Unterschiede in der Barrierenhöhe des Meta-Halbleiterübergangs und deren Einfluss auf den Kontaktwiderstand. Um dieses neue System zu verstehen, führten die Forscher eine TCAD-Gerätesimulation durch, um die Verteilung der Ladungsträger in Atomschichten zu visualisieren. Es wurde festgestellt, dass in Gegenwart von TiSx die intrinsische Ladungsträgerdichte von MoS2 zunimmt, was zu einer verbesserten Leistung führt.
Diese Ergebnisse werden es ermöglichen, die metallischen Kontakte bei der 2D- und 3D-Geräteintegration dünner zu machen und so die Gerätedichte zu erhöhen. Diese beispielhafte Forschung wird eine wichtige Rolle in zukünftigen Quantengeräten und bei der Identifizierung neuer Ladungstransportgleichungen über die Schnittstelle von 2D-Metall-Halbleitern spielen.
Mehr Informationen:
Reyhaneh Mahlouji et al., ALD-gewachsene zweidimensionale TiSx-Metallkontakte für MoS2-Feldeffekttransistoren, Fortschritte im Nanomaßstab (2023). DOI: 10.1039/D3NA00387F
Bereitgestellt vom SRM Institute of Science and Technology