MoS2，又登Nature Electronics！
文摘
2024-11-19 07:30
青海
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二硫化钼（MoS2）是一种典型的二维半导体材料，因其优异的电子特性和潜在的应用前景，如柔性电子、光电器件和低功耗晶体管等，受到广泛关注。与传统的硅材料相比，MoS2具有较高的载流子迁移率、优良的开关特性和较低的功耗，成为下一代半导体技术的重要候选材料。然而，二维半导体材料的栅介质制备一直是其在集成电路中应用的关键挑战，尤其是在其超薄尺寸下，现有的沉积技术难以获得高质量的介质薄膜，导致器件性能不理想。为了解决这一问题，近年来，液态金属氧化物作为一种新型的介质材料，逐渐引起了研究者的关注。液态金属在常规环境下易氧化形成原生氧化物，如氧化镓（Ga2O3），其具有较高的介电常数和优异的介电性能。由于其具有自限氧化特性和流动性，液态金属的氧化物能够在二维材料表面形成均匀且超薄的介质层，提供了新的解决方案。然而，液态金属氧化物的制备方法尚不成熟，且其应用受到一定的限制。近日，来自南洋理工大学刘政、Kongyang Yi 课题组的研究人员在液态金属氧化物制备技术方面取得了新进展。该团队设计了一种基于液态金属氧化法的新型制备方法，成功将超薄且均匀的Ga2O3原生氧化物层集成到MoS2表面。通过挤压打印法和表面张力驱动法，他们成功制备了具有约30介电常数和约0.4纳米等效氧化物厚度的Ga2O3介质层。这种新型的Ga2O3栅介质材料，因其优异的介电性能和范德华界面集成，显著提升了MoS2场效应晶体管的性能。研究结果表明，采用Ga2O3栅介质的MoS2晶体管具有60 mV/dec的亚阈值摆幅、10^8的开关比以及约4 × 10^−7 A/cm^2的栅漏电流，展现了其在未来半导体器件中的巨大应用潜力。这一成果为二维材料器件的制备提供了新的思路和技术路径，也为液态金属氧化物的广泛应用奠定了基础。
