二维半导体新突破:MBE技术助力超小型晶体管制造
2026-01-13 11:35
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电子工程师长期致力于寻找替代硅的半导体材料,二维半导体如二硫化钼(MoS₂)因其轻薄且不易产生短沟道效应,成为制造高性能、小尺寸电子器件的潜力材料。然而,将触点可靠连接到二维半导体上,并形成低电阻接触,一直是技术难点。南京大学与中国研究机构团队提出新策略,利用分子束外延(MBE)技术,在MoS₂上直接生长超短、低电阻的半金属锑晶体触点,成功制造出超小型、高性能晶体管。

研究团队在《自然电子学》杂志发表的论文中详细阐述了这一方法。论文资深作者王欣然指出,尽管学术界和工业界对二维半导体晶体管寄予厚望,但将其扩展到1纳米节点及以下仍面临挑战,主要难题在于接触电阻随接触长度增加而增大。团队通过MBE技术,在超高真空环境下将晶体锑欧姆接触沉积到单层MoS₂薄膜上,实现了锑原子自发排列成特定晶体取向,与MoS₂形成紧密接触界面。

共同第一作者李伟生解释,该工艺通过精确控制锑原子沉积速率,使原子稳定到最低能量状态,从而制备出高质量、近乎纯相的Sb(012)晶体。这种高质量晶体使接触电阻在18纳米深度时几乎无下降,而电子束蒸发锑接触在60纳米深度时就开始下降。提取出的载流子注入长度尺度LT约为13纳米,满足1纳米节点目标,是二维半导体接触技术的重大突破。

这一成果为二维材料电子器件开发提供了新思路,有望加速二维半导体从实验室到工厂的转化。王欣然教授表示,团队计划优先优化接触技术的可靠性和可制造性,以实现大规模生产,并探索p型接触和低界面陷阱密度的栅堆叠结构。

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