Nové prielomové prielomy dopingu YTTRIUM 2D Tranzistor Om o obmedzení
Tradičná technológia založená na kremíku sa blíži k svojej fyzickej limite v uzle sub -3 nm a na dosiahnutie ďalšieho škálovania integrovaných obvodov sú naliehavo potrebné nové polovodičové materiály. Dvojrozmerné polovodiče, s ich atómovou tenkou štruktúrou a výhodami vysokej mobility, môžu dosiahnuť vynikajúce elektrostatické riadenie a charakteristiky stavu v tranzistoroch kanálov ultra krátkeho kanála. Považujú sa za potenciálne kanálové materiály pre integrované obvodové čipy v sub -1 nm technologických uzloch a získali veľkú pozornosť od popredných globálnych spoločností a výskumných inštitúcií v polovodičoch (ako sú Intel, TSMC, Samsung a Európske mikroelektronické centrum) . Avšak dvojrozmerné tranzistory čelia vážnym kovovým demuktorovým kontaktným efektom Fermi, ktoré výrazne obmedzujú výkon dvojrozmerných tranzistorov. Preto, ako dosiahnuť ohmický kontakt medzi dvojrozmernými polovodičmi a kovovými elektródami, je kľúčovým faktorom pri príprave vysoko výkonných balistických tranzistorov. Okrem toho sú vysoko výkonné dvojrozmerné tranzistory, ktoré sa v súčasnosti dosahujú na medzinárodnej úrovni, väčšinou založené na mechanickej exfoliácii alebo dvojrozmernom jednorozmernom jednorozmernom jednotlivých kryštáloch. Ako dosiahnuť rozsiahlu prípravu vysokovýkonných tranzistorov založených na dvojrozmerných polovodičoch na úrovni oblátok, je hlavnou výzvou podpory dvojrozmernej elektroniky z laboratórneho na priemyselné uplatňovanie (laboratórium-to-fab).
Nedávno výskumná skupina vedená akademickým Pengom Lianmaom a výskumným pracovníkom Qiu Chenguang zo školy elektroniky, Peking University, navrhla „teóriu fázových zmien vyvolaných Rare Earth YTTRIUM“ v dvojrozmernom procese integrácie polovodičov a vynájdila „atómovú úroveň Presná selektívna dopingová technológia “, prelomenie inžinierskych obmedzení, že hĺbka križovatky tradičnej implantácie iónov nemôže byť menšia ako 5 nanometrov. Prvýkrát bola dotingová hĺbka oblasti zdroja a odtoku posunutá na hranicu 0. Dvojrozmerné polovodičové doštičky, dosahovanie ideálnych ohmických kontaktov a prepínajúcich charakteristík, ktoré majú potenciál vybudovať budúce sub -1 nanometrové technologické čipy s vyšším výkonom a nižšou spotrebou energie. Príslušné výsledky výskumu boli publikované online v Nature Electronics 27. mája 2024 pod názvom „YTTRUIM-doping-indukovaná metalizácia disulfidu molybdénu pre OHMIC kontakty v dvojrozmerných tranzistoroch“.
Táto výskumná práca dosiahla tieto štyri technické inovácie:
1. „Teória dvojrozmernej metalizácie vyvolaná zriedkavým zeminou“ bola priekopníkom.
Táto technológia transformuje dvojrozmerný polovodič v kontaktnej oblasti na dvojrozmerný kov indukciou dopingu atómu YTRIUM. Tento dvojrozmerný kov sa používa ako vrstva vyrovnávacej pamäte medzi kovom a polovodičom na potlačenie efektu pripnutia Fermi na rozhraní. Vrstva vyrovnávacej pamäte pôsobí ako „most“, aby účinne zlepšila účinnosť prenosu nosičov z kovu do polovodiča. Doping atómu YTtrium účinne reguluje polohu hladiny Fermi dvojrozmerného kovu na dosiahnutie ideálneho zarovnania pásov a Ohmický kontakt zariadenia, čím prekonáva vedeckú výzvu Schottskej bariéry, ktorá je súčasťou vnútorného dvojrozmerného fázového prechodu.
Obrázok 1 Teoretická ilustrácia jednej atómovej vrstvy doping-indukovanej dvojrozmernej kovovej Ohmickej kontaktnej technológie
Po druhé, bola vynájdená „technológia precíznej presnosti dopingu na úrovni atómovej úrovne“. Trojstupňový proces dopingu atómovej na úrovni ultra nízkeho výkonu mäkkej plazmy-skolid-source aktívny kovový depozičný žíhanie bol navrhnutý tak, aby účinne rozptýlil a vstrekuje dopantné atómy YTTRIUM v tuhom stave a do jemne vzorovanej dvojrozmernej kontaktnej oblasti povrchovej plochy . Táto nová stratégia dotingu kontaktu je kompatibilná s litografickým procesom technologického uzla 1NM.
Obrázok 2 Systematická charakterizácia dvojrozmernej metalizácie vyvolanej dopingom na úrovni atómovej úrovne
Po tretie, ideálny ohmický kontakt sa dosahuje v dvojrozmerných polovodičoch na úrovni oblátky. Kontaktný odpor je tlačený na kvantový teoretický limit, celkový odpor zariadenia je nízky ako 235Ω μm a metóda štatistického prenosového vedenia (TLM) Priemerný kontaktný odpor je iba 69 ± 13Ω · μm, čo spĺňa požiadavky medzinárodného Prieprelová technológia technológie pre odolnosť tranzistorov v budúcich uzloch integrovaných obvodov.
Obrázok 3 Štruktúra zariadenia a OHMIC Kontaktná charakterizácia dvojrozmerného tranzistora s dvoma bránu 10nm
Po štvrté, demonštruje vynikajúce komplexné elektrické vlastnosti vo rozsiahlom ultra-krátkom kanáli dvojrozmerných tranzistorových polí. Vykazuje ideálne prepínanie a môže účinne potlačiť krátky kanál. Ballistická rýchlosť miestnosti je až 79%, priemerná sýhlá sýhla v rozsahu prúdu štvormudského stupňa je 67 mV/dec; Priemerná hustota prúdu v štáte je taká vysoká ako 0. 84MA/μm; Maximálna transkondukcia sa zvýši na 3,2 ms/μm, čo je takmer rádovo vyššie ako iné podobné dvojrozmerné zariadenia TMDS.
Obrázok 4 Elektrické charakteristiky ultra-krátkeho kanála dvojrozmerného tranzistorového poľa
Táto práca vysvetľuje základný proces prvku vzácnych zemín YTTRIUM-DOPEDE Dvojrozmerná technológia fázovej zmeny z hľadiska fyzikálneho mechanizmu a demonštruje uskutočniteľnosť rozsiahleho prípravy vysokovýkonných dvojrozmerných tranzistorov na úrovni veľkosti. Kľúčové elektronické parametre zariadenia spĺňajú požiadavky pokročilých integrovaných obvodov uzla, ktoré demonštrujú výkonný potenciál dvojrozmerných polovodičov v budúcich aplikáciách integrovaných obvodov uzlov a poskytujú dôležitý teoretický referenčný a experimentálny základ na podporu dvojrozmerných elektronických elektronických zubov z priemyslu. (Laboratórium na fab).
(Pôvod z: https://www.cpc.pku.edu.cn/info/1015/2011.htm)