Un nuovo metallo 2D migliora le prestazioni dei semiconduttori

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Un team di ricerca internazionale ha migliorato le performance del semiconduttore bidimensionale MoS2 usando un nuovo metallo. Questi risultati consentiranno di ridurre i contatti metallici nell’integrazione dei dispositivi 2D e 3D, aumentando la loro densità.

I dicalcogenuri bidimensionali di metalli di transizione (TMD 2D), in particolare il solfuro di molibdeno (MoS2), sono il futuro dei materiali 2D di nuova generazione e la ricerca industriale compiendo grandi sforzi per produrli su larga scala per le applicazioni nei dispositivi elettronici.

Sebbene il MoS2 esfoliato meccanicamente abbia una mobilità molto più elevata, la sua produzione su vasta scala è complessa. Inoltre non è chiaro come possano essere le prestazioni dei dispositivi TMD 2D se vengono contattati da metalli 2D di nuova generazione invece che da metalli 3D standard come l’oro, il titanio e il nichel.

I ricercatori dell’Università della Tecnologia di Eindhoven, nei Paesi Bassi, e dell’SRM Institute of Science and Technology (SRMIST), in India, hanno pubblicato un articolo su Nanoscale Advances sulla crescita su vasta area del metallo 2D TiSx sopra il semiconduttore 2D MoS2 attraverso la Deposizione di strati atomici potenziata dal plasma (PEALD).

Affinità

Ottimizzare le condizioni di crescita per ottenere un’interfaccia atomicamente pulita tra tali materiali è molto difficile. Gli scienziati hanno scoperto che le prestazioni dei transistor MoS2 sono quasi due volte migliori quando entrano in contatto con il metallo 2D TiSx rispetto ai metalli 3D Ti e Au 3D.

Lo studio sul trasporto di carica a varie temperature ha rivelato variazioni nell’altezza della barriera di giunzione del meta-semiconduttore e il suo impatto sulla resistenza di contatto. Per comprendere questo nuovo sistema, i ricercatori hanno eseguito la simulazione del dispositivo TCAD per visualizzare la distribuzione dei portatori di carica negli strati atomici. Si nota che in presenza di TiSx, la densità intrinseca dei portatori di carica di MoS2 aumenta, quindi le prestazioni risultano migliori. Questi dati consentiranno di ridurre i contatti metallici nell’integrazione dei dispositivi 2D e 3D, aumentando la loro densità. La ricerca del team è destinata a svolgere un ruolo importante nei futuri dispositivi quantistici e nell’identificazione di nuove equazioni di trasporto di carica attraverso l’interfaccia dei semiconduttori metallici 2D.

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