🔬 Микроэлектроника. Научные изыскания. Двумерные материалы

Некремниевые транзисторы на основе двумерных материалов будут более компактными – новые измерения это подтвердили

Ученые (Национальный университет Тайваня и коллеги из других организаций) измерили длину переноса носителей (carrier transfer length) в контакте металл-двумерный материал, в данном случае, в Bi/MoS₂. Этот параметр определяет, насколько малыми можно сделать контакты транзистора без потери производительности.

Используя поперечную сканирующую туннельную микроскопию и спектроскопию (XSTM/S) с возможностью приложения рабочего напряжения непосредственно в процессе измерений, ученые определили область инжекции тока в контакте Bi/MoS₂. До сих пор оценки длины этой области основывались на теоретических моделях.

Длина переноса составила 2,0-3,0 нм при комнатной температуре. Это означает что контакты транзисторов на основе двумерных материалом можно будет масштабировать до размеров техпроцесса 1 нм без катастрофического роста контактного сопротивления.

От двумерных материалов типа MoS₂, графен и т.п. мы ожидаем, что они смогут заменить кремний в транзисторах будущего, поскольку они очень тонкие (всего 1 слой атомов) и обеспечивают хороший электростатический контроль затвора. Но узким местом остаются контакты – при уменьшении их размеров сопротивление повышается, что затрудняет работу. Зная точную длину переноса, порядка 2 нм, инженеры знают и физический предел миниатюризации контактов для этого класса материалов, что позволит создавать чипы со сверхплотными расположением узлов – для ИИ и высокопроизводительных материалов.

Подробнее: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10707-0

Подписи к картинке:

a) Схематическое изображение структуры образца.

b) Поперечный срез образца для СТМ, полученный сколом в сверхвысоком вакууме. Длина канала и длина контакта в исследуемом приборе составляют 2 мкм.

c) СТМ-зондирование на боковом срезе образца, в котором в ходе СТМ-измерения прикладывается напряжение сток–исток VDS, где VS обозначает смещение на образце для процесса СТМ.

d) Схема прибора вблизи стокового контакта Bi и MoS₂. Край стокового контакта Bi обозначен как С.Е. (край контакта).

e) Топография области сколотой поверхности в зоне края контакта (С.Е.) в крупном масштабе - от контакта Bi через диэлектрик HfO₂ до подложки Si.

f) Топография с высоким разрешением, сфокусированная на зоне края контакта (С.Е.), с вычислением первой производной для каждой линии вдоль оси x для выделения контуров контакта Bi и монослоя (ML) MoS₂ (чёрные линии) в области С.Е.

g) Изображение производной туннельного тока dI/dV с высоким разрешением с тем же контуром Bi в области С.Е., определённым на панели f. Изображение получено при напряжении смещения на образце Vs = +2.0В, токе It = 400 пА и напряжении сток-исток VDS = 0.0В.

Белые и красные пунктирные линии на панелях f и g обозначают положение линейных развёрток STS.

h) Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения поперечного сечения (HR-XTEM) границы Bi/MoS₂ (верхняя панель) и соответствующее картографирование элементов методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) (нижняя панель). a.u. - произвольные единицы.

Масштабные линейки: 50 нм (e); 5 нм (f,g); 20 нм (h, верхняя и нижняя панели).

✓ RUSmicro в Telegram l на MForum | в ВК