• 分類(lèi)：專(zhuān)題專(zhuān)欄
• 作者：泰州巨納新能源辦公室
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• 發(fā)布時(shí)間：2017-06-13 23:07
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【概要描述】? ? ? ?東京工業(yè)大學(xué)、日本理化學(xué)研究所（理研）以及岡山大學(xué)于2016年4月25日宣布，開(kāi)發(fā)出了使用新型二維材料——二硫化鉿（HfS2）的MOS晶體管。并以確認這種晶體管具備良好的飽和特性和電流控制特性，開(kāi)關(guān)比達到104，是良好的電子元器件材料。 　　MOS晶體管作為L(cháng)SI的基礎元件，縮小元件尺寸對于提高性能來(lái)說(shuō)非常重要，近年來(lái)，MOS晶體管的尺寸已經(jīng)縮小到了通道長(cháng)度不到10nm的程度。過(guò)去的半導體材料表面存在原子大小的凹凸，在制成極薄的薄膜后，電流傳輸能力驟降，不可避免地會(huì )導致驅動(dòng)能力降低。而二維材料具有原子級的平整度和厚度（不到1nm），在極薄的薄膜狀態(tài)下也有望實(shí)現高遷移率。 　　HfS2屬于過(guò)渡金屬二硫屬化物的二維晶群，通過(guò)理論計算預測，其單原子層（厚度約為0.6nm）的電子遷移率為1800cm2/Vs，帶隙為1.2eV。這些數值超過(guò)了代表性半導體材料——硅的物理性質(zhì)。最有名的二維材料石墨烯的遷移率極高，預計可達10萬(wàn)cm2/Vs，但因為沒(méi)有帶隙，作為L(cháng)SI元件使用時(shí)面臨削減耗電量的課題。 　　在實(shí)驗中，研究人員將通過(guò)機械剝離法制成的厚度為幾個(gè)原子層的HfS2薄片轉印到了基板上（方法視頻在低維材料在線(xiàn)上可見(jiàn)）。使用原子力顯微鏡觀(guān)測到的薄片厚度約為2～10個(gè)原子層。在薄片上形成金屬電極，制成了以背面的半導體基板為柵電極的MOS晶體管結構。制作出的元件觀(guān)測到了良好的開(kāi)關(guān)比，而且在使用電解質(zhì)作為柵電極的電雙層晶體管結構中，驅動(dòng)電流提高到了在背柵上工作時(shí)的約1000倍以上。 ? ? ? ?據巨納旗下低維材料在線(xiàn)的技術(shù)工程師介紹，二硒化鉿晶體HfSe2(Hafnium Selenide)，晶體結構是六邊形的，尺寸可以做到8mm，純度達到99.995%以上。今后，研究人員將通過(guò)對HfS2表面進(jìn)行適當的保護，同時(shí)改善與電極的接觸等手段，使用固體柵極絕緣膜達到與電解質(zhì)電極相當的性能，制造出超低功耗器件。另外，HfS2在與其他二維材料進(jìn)行異種材料接合時(shí)，可能會(huì )表現出明顯的量子效應，其應用范圍有望得到拓展，擴大到二維通道晶體管等。此次研究成果已刊登在3月1日發(fā)行的《ScientificReports》雜志上。