Les dichalcogénures de métaux de transition bidimensionnels (TMD 2D), en particulier le MoS2, sont à la pointe des matériaux 2D de nouvelle génération, et des efforts au niveau industriel sont déployés pour les produire à grande échelle avec des performances raisonnables pour les applications d’appareils électroniques. Habituellement, pour les applications d’affichage, une mobilité des porteurs de charge de 2 cm2/Vs est suffisante.
Bien que le MoS2 exfolié mécaniquement soit bien connu pour avoir une mobilité beaucoup plus élevée que cela, sa production à grande échelle est difficile. De plus, on ne sait pas quelles seront les performances des dispositifs TMD 2D s’ils sont mis en contact avec des métaux 2D de nouvelle génération au lieu de métaux 3D standard tels que Au, Ti, Ni, etc.
Ainsi, des chercheurs de l’Université de technologie d’Eindhoven (Tue), aux Pays-Bas, et du SRM Institute of Science and Technology (SRMIST), en Inde, ont rapporté récemment dans Progrès à l’échelle nanométrique sur la croissance sur une grande surface de TiSx métallique 2D sur du MoS2 semi-conducteur 2D par la technique de croissance de couche atomique assistée par plasma (PEALD).
Il est très difficile d’optimiser les conditions de croissance pour obtenir une interface atomiquement propre entre de tels matériaux. Les chercheurs ont découvert que les performances du transistor MoS2 sont presque deux fois meilleures lorsqu’il est mis en contact avec le métal 2D TiSx par rapport aux métaux Ti et Au 3D. La tendance a été observée dans la plupart des figures de mérite du transistor. Cette procédure peut être utilisée pour de nombreux matériaux de ce type à l’avenir.
L’étude du transport de charge à différentes températures a révélé des variations dans la hauteur de la barrière de jonction méta-semi-conducteur et son impact sur la résistance de contact. Pour comprendre ce nouveau système, les chercheurs ont effectué une simulation de dispositif TCAD pour visualiser la distribution des porteurs de charge dans les couches atomiques. On remarque qu’en présence de TiSx, la densité de porteurs de charge intrinsèque de MoS2 augmente, ce qui conduit à une amélioration des performances.
Ces résultats permettront d’amincir les contacts métalliques dans l’intégration des dispositifs 2D et 3D, augmentant ainsi la densité des dispositifs. Cette recherche exemplaire jouera un rôle important dans les futurs dispositifs quantiques et dans l’identification de nouvelles équations de transport de charge à travers l’interface métal-semi-conducteur 2D.
Plus d’information:
Reyhaneh Mahlouji et al, contacts métalliques TiSx bidimensionnels développés par ALD pour les transistors à effet de champ MoS2, Progrès à l’échelle nanométrique (2023). DOI : 10.1039/D3NA00387F
Fourni par SRM Institute of Science and Technology