具有费米能级调谐范德华半金属电极的p型2D单晶晶体管阵列的制造

UNIST 材料科学与工程系和半导体材料与器件工程研究生院的 Soon-Yong Kwon 教授与 Zonghoon Lee 教授合作，开始了一项开创性的研究工作，重点是开发高性能 p-型半导体器件，采用二碲化钼 (MoTe2)——一种以其独特性能而闻名的化合物。这项开创性技术在超精细技术至关重要的下一代互补金属氧化物半导体 (CMOS) 行业中具有广阔的应用前景。

CMOS 器件基于 p 型和 n 型半导体的互补键合。CMOS器件以其低功耗而闻名，广泛应用于个人电脑和智能手机等日常电子设备中。虽然硅基 CMOS 很普遍，但由于二维材料的薄结构，人们对作为未来半导体潜在候选材料的兴趣日益浓厚。然而，在这些材料上形成三维金属电极时，在制造过程中出现了挑战，导致界面处出现各种缺陷。

在这项由 Kwon 教授团队和 Lee 教授团队牵头的研究工作中，他们专注于利用 MoTe2(一种已知具有独特性能的化合物)开发高性能 p 型半导体器件。通过采用化学气相沉积(CVD)技术，通过化学反应促进薄膜形成，研究人员成功合成了纯度极高的大面积4英寸MoTe2晶片。

关键的创新在于通过将三维金属沉积到二维半金属上来控制功函数，从而有效地调制阻止电荷载流子进入的势垒层。此外，这种方法利用三维金属作为二维金属的保护膜，从而提高产量并实现晶体管阵列器件。

“我们研究的意义不仅仅在于 MoTe2，”Sora Jang(UNIST 材料科学与工程硕士/博士联合项目)解释道。“开发的设备制造方法可应用于各种二维材料，为该领域的进一步发展打开了大门。”

该研究由宾夕法尼亚大学Soon-Yong Kwon教授(共同通讯作者)、Zonghoon Lee教授(共同通讯作者)、Seunguk Song博士(共同第一作者)、Aram Yoon博士共同完成(共同第一作者)和 Sora Jang (共同第一作者)。

这项开创性研究的结果已于 2023 年 8 月 7 日在《自然通讯》在线版上正式发表。 这项研究得到了 UNIST、基础科学研究所和国家研究院 2020 年研究基金的支持韩国基金会 (NRF)，由科学技术部、信息通信技术部 (MSIT) 资助。

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