Nature Materials:合成MoS2,还有什么难题?

科技工作者之家 2020-09-08

来源:纳米人

1965年,Gordon Moore提出摩尔定律

按照摩尔定律,由于晶体管的尺寸不断缩小,芯片上晶体管的数量大约每两年就会翻一番。自此以来的半个多世纪,全球科学家和工程师始终在为提高晶体管性能和降低成本努力。

随着晶体管越来越小,整个半导体行业都在担心摩尔定律的终结。如何才能突破摩尔定律的限制,成为了科研人员的梦之追求。

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01. Fin-FET

传统晶体管一般采用平面架构,只能在闸门的一侧控制电路的接通与断开。历经了无数代产品的更迭,平面晶体管可谓已被用到极致。要想有所突破,必须从体系结构上进行原始创新。

2000年前后,加州大学伯克利分校胡正明教授研发出一种全新的晶体管架构:FinFET(鳍式场效应晶体管),2011年,英特尔实现FinFET的商业化。

FinFET是一种互补式金氧半导体晶体管,其闸门采用类似鱼鳍的叉状3D架构,可在电路的两侧控制电路的接通与断开,大幅改善了对电路的控制,并缩短了晶体管的栅长。Fin-FET的结构创新,有可能进一步拓展晶体管的性能。

不幸的是,短沟道效应对Fin-FET造成了极大的限制。于是,全球范围内掀起了FET架构的革命性设计浪潮,以实现对通道的栅极控制。

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图丨Nature

02. 为什么是二维TMD纳米带

由半导体纳米片堆叠而成的结构,表现出更好的短通道控制能力,有望实现对摩尔定律的拓展。因此,具有高纵横比的单晶、单层二维过渡金属二硫属化物(TMD)纳米带的堆叠阵列成为了半导体领域的新宠。

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实现批量生产FET阵列的关键指标之一,就是要保证在整个2D TMD纳米带中,实现单晶度和电均匀性,这决定了器件能否在非常低的功耗下实现非常高的静电控制。

虽然TMD纳米带的合成策略非常之多,单独控制层数,结晶度,自对准和尺寸都有很多方法。然而,实现同时具有这些特性的TMD纳米带的制备,仍然是一个重要挑战。

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03. 新策略

通过提升2D TMD-基底的范德华(vdW)系统的能量简并性,可以利用基底来调控2D TMD的晶格取向。基于这一原理,阿卜杜拉国王科技大学Vincent TungLain-Jong Li等人通过LDE(Ledge-directed epitaxy)辅助化学气相沉积(CVD)法,在β-镓(III)氧化物(β-Ga2O3)(100)衬底上实现了连续、自对准、单层、单晶MoS2纳米带的控制合成。

 

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图1. 纳米带的合成

来源:nanoer2015 纳米人

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUxMDg4NDQ2MQ==&mid=2247530795&idx=1&sn=03cfdb5d033aea30576a32b47fe7e90c&chksm=f97e1629ce099f3fddb379b6a056b31456a8301e32e058a5f0ed6ed6192dc15a42cc13bd3cda#rd

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