Первые транзисторы, изготовленные исключительно из двумерных материалов
04.06.2014
В апреле месяце опубликовано два сообщения об изготовлении впервые нового класса транзисторов из двумерных (2-D) материалов. Исследователи из Аргонской национальной лаборатории (Иллинойс, США) сообщили о создании прозрачного тонкопленочного транзистора (TFT), в котором в качестве полупроводникового слоя использовали диселенид вольфрама WSe2, в качестве диэлектрического слоя - нитрид бора BN, а для электродов к областям стока – истока и затвора применяли слой графена (Nano Letters, 2014 , 14 (5), 22 апреля 2014). Транзисторы характеризовались подвижностью в 100 раз превышающей значение в аналогах из аморфного кремния. Затем, неделей позже, была опубликована работа исследователей Национальной лаборатории им. Лоренса в Беркли, США (ACS Nano , 2014 , 8 (6), 29 апреля 2014), с описанием 2-D транзистора автоэмиссионного типа (FET), в котором использовались те же самые материалы для электродов и диэлектрических слоев как в TFT транзисторах, но в качестве полупроводникового слоя применяли дисульфид молибдена (MoS2). Подвижность электронов в этих приборах в 70 раз превышала подвижность электронов в кремниевых транзисторах; величина отношения токов ON/OFF в транзисторах n-типа превышала 106. Отсутствие деградации подвижности носителей в разработанных транзисторах, обусловленной рассеянием на границе раздела полупроводник – диэлектрик, является новым и исключительно важным результатом в сравнении с обычными транзисторами, в которых при повышении напряжения на затворе сказывается снижение подвижности из-за рассеяния носителей на границе раздела кремний – двуокись кремния. В новых транзисторах соединение двумерных слоев полупроводника и диэлектрика осуществляется не вследствие ковалентной связи, а благодаря силам Ван-дер- Вальса, в результате чего несоответствие между кристаллическими структурами и атомными решетками соединяемых двумерных слоев не приводит к шероховатости поверхностей с оборванными химическими связями, которые снижают подвижность носителей заряда. Этот результат, наблюдаемый при использовании двумерных материалов, является чрезвычайно важным при создании приборов для электроники будущего с существенным улучшением характеристик компьютеров, мобильных устройств, гибких дисплеев с супер-высокой плотностью пикселей и яркостью. Препятствием на пути к созданию полноценных электронных устройств на основе новых транзисторов является отсутствие надежных методов получения однородных пленок MoS2 и WSe2 большой площади – в опубликованных исследованиях пленки MoS2 и WSe2 были получены «методом Гейма и Новоселова» (отшелушиванием двумерного слоя от кристаллического материала с помощью клейкой ленты).
http://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/devices/transistors-made-from-2d-materials
