La vida moderna será casi impensable sin transistores. Son los componentes básicos omnipresentes de todos los dispositivos electrónicos: cada chip de computadora contiene miles de millones de ellos. Sin embargo, a medida que los chips se vuelven cada vez más pequeños, los actuales transistores electrónicos de campo 3D FETestán alcanzando su límite de eficiencia Un equipo de investigación en el Centro de Sistemas Electrónicos Artificiales de Baja Dimensión, dentro del Instituto de Ciencias Básicas IBS, ha desarrollado el primer circuito electrónico 2D FET hecho de un solo material. Publicado en Nanotecnología de la naturaleza , este estudio muestra un nuevo método para fabricar metal y semiconductores a partir del mismo material con el fin de fabricar FET 2D.
En términos simples, los FET pueden considerarse interruptores de alta velocidad, compuestos de dos electrodos metálicos y un canal semiconductor intermedio. Los electrones u orificios se mueven desde el electrodo fuente al electrodo de drenaje, fluyendo a través del canal. Mientras 3DLos FET se han reducido con éxito a dimensiones a nanoescala, sus limitaciones físicas están comenzando a surgir.Las cortas longitudes de los canales de semiconductores conducen a una disminución en el rendimiento: algunos electrones u orificios pueden fluir entre los electrodos incluso cuando no deberían, causando calory reducción de la eficiencia. Para superar esta degradación del rendimiento, los canales de transistores deben estar hechos con materiales delgados a escala nanométrica. Sin embargo, incluso los materiales 3D delgados no son lo suficientemente buenos, como electrones no apareados, parte de los llamados "enlaces colgantes" en ella superficie interfiere con los electrones que fluyen, lo que conduce a la dispersión.
Pasar de FET 3D delgados a FET 2D puede superar estos problemas y traer nuevas propiedades atractivas ". Los FET hechos de semiconductores 2D no tienen efectos de canal corto porque todos los electrones están confinados en canales delgados atómicamente naturales, libres de enlaces colgantes enla superficie ", explica Ji Ho Sung, primer autor del estudio. Además, la forma de una capa y pocas capas de materiales 2D en capas tienen una amplia gama de propiedades ópticas eléctricas y ajustables, grosor a escala atómica, flexibilidad mecánica y bandas de banda grandes 1 ~ 2 eV.
El problema principal para los transistores 2D FET es la existencia de una gran resistencia de contacto en la interfaz entre el semiconductor 2D y cualquier metal a granel. Para abordar esto, el equipo ideó una nueva técnica para producir transistores 2D con semiconductores y metal hecho delmismo compuesto químico, telururo de molibdeno MoTe2. Es un material polimórfico, lo que significa que puede usarse como metal y como semiconductor. La resistencia de contacto en la interfaz entre el semiconductor y el MoTe2 metálico es muy baja. La altura de la barrera fuebajado por un factor de 7, de 150meV a 22meV.
Los científicos del SII utilizaron la técnica de deposición química de vapor CVD para construir cristales de MoTe2 metálicos o semiconductores de alta calidad. El polimorfismo se controla mediante la temperatura dentro de un horno de tubo de cuarzo de paredes calientes lleno de vapor de NaCl: 710 ° C para obtener metaly 670 ° C para un semiconductor.
Los científicos también fabricaron estructuras a mayor escala usando franjas de diselenuro de tungsteno WSe2 alternadas con ditellurida de tungsteno WTe2. Primero crearon una capa delgada de WSe2 semiconductora con deposición química de vapor, luego rasparon algunas franjas y crecieron WTe2 metálico en susitio.
Se anticipa que en el futuro, sería posible lograr una resistencia de contacto aún menor, alcanzando el límite cuántico teórico, que se considera un problema importante en el estudio de materiales 2D, incluidos el grafeno y otros materiales de dicholcogenuro de metales de transición.
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Materiales proporcionados por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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