Для MoS₂-транзистора создали затворный диэлектрик с эквивалентной толщиной около 1 нм

Команда Национального университета Янмин-Цзяотун при участии инженеров TSMC сформировала на однослойном дисульфиде молибдена атомарно тонкий буфер из Al₂O₃. Он позволил нанести high-k-диэлектрик HfO₂ и уменьшить эквивалентную толщину затворного диэлектрика примерно до 1 нм, сохранив высокую подвижность носителей.

Исследователи Национального университета Янмин-Цзяотун на Тайване совместно с инженерами контрактного производителя микросхем TSMC разработали способ формирования затвора для транзисторов с каналом из однослойного дисульфида молибдена (MoS₂).

Поверхность двумерного MoS₂ почти не имеет свободных химических связей, поэтому атомно-слоевое осаждение (ALD) плохо формирует на ней сплошные сверхтонкие плёнки. Непосредственный контакт канала с диэлектриками высокой проницаемости, такими как HfO₂, также может усиливать рассеяние электронов и снижать их подвижность.

Учёные нанесли на MoS₂ в сверхвысоком вакууме слой алюминия толщиной около 0,3 нм и контролируемо окислили его. Получившийся атомарно тонкий слой Al₂O₃ стал одновременно буфером для канала и основой для последующего ALD-осаждения HfO₂.

В короткоканальных транзисторах эквивалентную толщину затворного диэлектрика удалось уменьшить примерно до 1 нм без существенной потери подвижности носителей. Это повысило крутизну транзисторов и показало, что один из основных барьеров для масштабирования двумерной электроники можно преодолеть с помощью инженерии интерфейса.

Работа демонстрирует технологический принцип, а не готовую замену кремниевой CMOS-технологии. Однако атомарно тонкий канал MoS₂ потенциально лучше сохраняет управляемость при уменьшении размеров транзисторов.