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2024-05-22 | 科技島

更小更靈活 晶體成功整合到200毫米晶圓


更小更靈活 晶體成功整合到200毫米晶圓


三星高級技術學院和首爾國立大學的研究人員成功將MoS2電晶體整合至200毫米晶圓上,展示了基於MoS2的電晶體的可擴展性,強調了它們在未來開發更小、更靈活的設備方面的潛力,有望為兌現二維半導體材料潛力奠定良好基礎。


編譯/高晟鈞





更小更靈活 晶體成功整合到200毫米晶圓
TFT 通道材料候選雷達圖。圖取自 TechXplore



三星高級技術學院和首爾國立大學的研究人員成功將MoS2電晶體整合至200毫米晶圓上,展示了基於MoS2的電晶體的可擴展性,強調了它們在未來開發更小、更靈活的設備方面的潛力,有望為兌現二維半導體材料潛力奠定良好基礎。




二維半導體與現今工業技術整合




近年來,電子工程師所設計的電晶體越發複雜,尺寸更是不斷縮小。考慮到傳統矽基場效電晶體(FET)的局限性,一些團隊一直在嘗試找尋電子遷移率更高的替代材料。




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二維半導體因其可擴展性、可轉移性、原子厚度和相對較高的載流子遷移率而成為製造薄膜電晶體的潛力替代材料。其中,過渡金屬二硫化物(TMD)因長度小且良好的載流子遷移率個性,而成為開發可擴展FET最有前途的材料之一。可惜的是,目前單晶二維薄膜與工業方法的大規模整合,仍存在性能間的差距。




整合成功




研究團隊採用的製造策略,大致與目前用於製造電子產品的流程相容,關鍵在於消除MoS2材料和金屬之間界面處的蕭特基能障(Schottky barrier),從而增強 FET 的載子遷移率。




蕭特基能障(Schottky barrier)是存在於金屬與半導體接觸面的一能量障礙,彷彿一道隱形的強阻礙電子在其中的流動。




研究團隊多晶MoS2中的金屬-半導體接面與其單晶對應物有根本上的不同。對此,研究團隊透過重新調整生產流程,成功將MoS2 FET整合至200毫米的晶圓上。由此產生的MoS2 FET表現出21 cm 2 /Vs的遷移率、3.8 kΩ µm的接觸電阻和 120 µA /µm的導通電流密度,與單晶仿品所實現的相似。




整體來說,成品晶圓僅在晶片間表現出輕微差異,未來其研究可能會激勵其他團隊嘗試類似的 FET 設計和製造流程,最終可以促進MoS2高性能電晶體的開發和大規模商業化。




資料來源:TechXplore



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