Nova Ytrium doping tehnologija proboj 2D ograničenja tranzistora
Tradicionalna tehnologija koja se temelji na silicijuma približava se svojoj fizičkoj granici na sub -3 nm čvoru, a novi su poluvodički materijali hitno potrebni za postizanje daljnjeg skaliranja integriranih krugova. Dvodimenzionalni poluvodiči, s atomsko tankom strukturom i prednosti visoke pokretljivosti, mogu postići izvrsnu elektrostatsku kontrolu i karakteristike države u tranzistorima ultra kratkih kanala. Smatraju se potencijalnim materijalima kanala za integrirani krugovi čipovi na sub -1 nm tehnološkim čvorovima i privukli su veliku pažnju vodećih globalnih kompanija i istraživačkih institucija (poput Intel, TSMC, Samsung i Europskog mikroelektroničkog centra) . Međutim, dvodimenzionalni tranzistori suočavaju se s ozbiljnim kontaktom metal-semikondikata Fermi prikvačenih efekata, što uvelike ograničava performanse dvodimenzionalnih tranzistora. Stoga, kako postići ohmički kontakt između dvodimenzionalnih poluvodiča i metalnih elektroda ključni je faktor u pripremi balističkih tranzistora visokih performansi. Pored toga, dvodimenzionalni tranzistori visokog učinka koji se trenutno postižu u međunarodnoj razini uglavnom se temelje na mehaničkom pilingu ili dvodimenzionalnim jednodimenzionalnim jednodimenzionalnim kristalima. Kako postići velike pripreme tranzistora visokih performansi na temelju dvodimenzionalnih poluvodiča na razini vafera, temeljni je izazov promicanja dvodimenzionalne elektronike iz laboratorija do industrijske primjene (laboratorij-fab).
Nedavno je istraživačka skupina predvodila akademik Peng Lianmao i istraživač Qiu Chenguang sa škole za elektroniku, Peking, predložila je "teoriju o promjeni faze" rijetke zemlje "u dvodimenzionalnom procesu integracije poluvodiča i izumila" atomsku razinu Precizno selektivna tehnologija dopinga ", probijajući ograničenje inženjerstva da dubina spajanja tradicionalne ionske implantacije ne može biti manja od 5 nanometara. Po prvi put je doping dubina područja odabira izvora i odvoda gurnuta do granice 0. 5 nanometara jednog atomskog sloja, a balistički tranzistori ultra-kratkih kanala pripremljeni su u velikoj mjeri na temelju na temelju Dvodimenzionalni poluvodički vafrovi, postižući idealne ohmičke kontakte i karakteristike prebacivanja, koji mogu izgraditi buduće sub -1 nanometerski tehnološki čvorovi čipovi s većim performansama i manjom potrošnjom energije. Relevantni rezultati istraživanja objavljeni su na mreži u Nature Electronics 27. svibnja 2024. godine pod naslovom "Metalizacija molibdena disulfida izazvana ytruim-dopingom za ohmičke kontakte u dvodimenzionalnim tranzistorima".
Ovaj je istraživački rad postigao sljedeće četiri tehničke inovacije:
1. "Rijetka zemaljski element izazvan dvodimenzionalnom teorijom metalizacije" je pioniran.
Ova tehnologija transformira dvodimenzionalni poluvodič u kontaktnom području u dvodimenzionalni metal inducirajući doping ytrium atom. Ovaj dvodimenzionalni metal koristi se kao puferski sloj između metala i poluvodiča za suzbijanje efekta fermi pričvršćivanja na sučelju. Sloj međuspremnika djeluje kao "most" kako bi učinkovito poboljšao učinkovitost prijenosa nosača iz metala do poluvodiča. Ytrium Atom doping učinkovito regulira položaj Fermijeve razine dvodimenzionalnog metala kako bi se postigao idealno poravnavanje pojasa i ohmički kontakt uređaja, prevladavajući znanstveni izazov Schottkyja barijere svojstvene unutarnjem dvodimenzionalnom prijelazu faze.
Slika 1 Teoretska ilustracija jednodimenzionalnog metaliziranog ohmičkog kontakta s jednim atomskim slojem
Drugo, izmišljena je "tehnologija dopinga koja se može kontrolirati na atomsku razinu". Proces dopinga u ultra-niskoj snage meke plazme-source-a aktivnog metalnog metala-taloziranja metala-vakuum-vakuumska atomska razina atomske razine u tri koraka dizajniran . Ova nova strategija dopinga za kontakt kompatibilna je s procesom litografije 1nm tehnološkog čvora.
Slika 2 Sustavna karakterizacija dvodimenzionalne metalizacije izazvane dopingom atomske razine
Treće, idealan ohmički kontakt postiže se u dvodimenzionalnim poluvodičima na razini vafera. Kontaktni otpor gura se na kvantnu teorijsku granicu, ukupni otpor uređaja je nizak čak 235Ω · µm, a prosječni kontaktni otpor metode statističke prijenosne linije (TLM) je samo 69 ± 13Ω · µm, što zadovoljava zahtjeve međunarodnog Mapa puta tehnologije poluvodiča za otpornost tranzistora u budućim čvorovima integriranih krugova.
Slika 3 Struktura uređaja i ohmička kontaktna karakterizacija dvodimenzionalnog tranzistora s dvostrukim ultra-short kanalom
Četvrto, pokazuje izvrsna sveobuhvatna električna svojstva u dvodimenzionalnim tranzistorskim nizovima ultra-kratkih kanala. Pokazuje idealno preklopno ponašanje i može učinkovito suzbiti učinak kratkog kanala. SOBALNA TEMPERATURA BALISTIČKA BEZ IZVJEŠKA IS 79%, a prosječni SPHRESHOLD ljuljački SS u rasponu struje s četiri magniteta iznosi 67MV/DEC; Prosječna gustoća struje u stanju je jednaka {0. 84MA/µM; Maksimalna transkondukcija povećava se na 3,2 ms/µM, što je gotovo redža magnitude veća od ostalih sličnih dvodimenzionalnih TMDS uređaja.
Slika 4 Električne karakteristike dvodimenzionalne tranzistorske vage ultra-kratkih kanala
Ovaj rad objašnjava temeljni proces rijetkih zemaljskih elemenata ytriuma dopiranog dvodimenzionalnom tehnologijom promjene faze iz perspektive fizičkog mehanizma i pokazuje izvedivost pripravka velikih razina vafera visokih performansi dvodimenzionalnih tranzistora. Ključni elektronički parametri uređaja ispunjavaju zahtjeve integriranih krugova naprednih čvorova, pokazujući potencijal performansi dvodimenzionalnih poluvodiča u budućim aplikacijama za integrirane krugove čvorova i pružajući važnu teorijsku referentnu i eksperimentalnu osnovu za promicanje dvodimenzionalne elektronike iz laboratorija u industriju (Lab-to-Fab).
(Podrijetlo iz: https://www.cpc.pku.edu.cn/info/1015/2011.htm)