Una revolución en la tecnología está en el horizonte y está lista para cambiar los dispositivos que utilizamos. Bajo el liderazgo del profesor Lee Young Hee, un equipo de investigadores del Centro de Física Integrada de Nanoestructuras del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) de Corea del Sur, ha revelado un nuevo descubrimiento que puede mejorar en gran medida la fabricación de transistores de efecto de campo ( FET).
Su investigación se publica en Nature Nanotechnology. .
Un transistor de efecto de campo (FET) de alto rendimiento es un componente esencial para las tecnologías de semiconductores de próxima generación más allá del silicio. La tecnología de silicio tridimensional actual sufre una degradación del rendimiento FET cuando el dispositivo se miniaturiza más allá de escalas inferiores a 3 nm.
Para superar este límite, los investigadores han estudiado dicalcogenuros de metales de transición (TMD) bidimensionales (2D) de un átomo de espesor (~ 0,7 nm) como una plataforma FET ideal durante la última década. Sin embargo, sus aplicaciones prácticas son limitadas debido a la incapacidad de demostrar la integración a escala de oblea.
Un problema importante son los residuos que se producen durante la fabricación. Tradicionalmente, el polimetacrilato de metilo (PMMA) se utiliza como soporte para la transferencia de dispositivos. Este material se caracteriza por dejar residuos aislantes en las superficies del TMD, lo que muchas veces genera daños mecánicos en la frágil lámina del TMD durante la transferencia.
Como alternativa al PMMA, se han utilizado otros polímeros como el polidimetilsiloxano (PDMS), el alcohol polivinílico (PVA), el poliestireno (PS), el policarbonato (PC), el etilenvinilacetato (EVA), la polivinilpirrolidona (PVP) y moléculas orgánicas como la parafina y la celulosa. Se han propuesto acetato y naftaleno como soporte de soporte. Sin embargo, durante la transferencia se introducen inevitablemente residuos y daños mecánicos, lo que conduce a la degradación del rendimiento del FET.
Los investigadores del IBS abordaron este problema y lograron un avance intrigante al aprovechar con éxito el carbonato de polipropileno (PPC) para la transferencia húmeda sin residuos. El uso de PPC no solo eliminó los residuos sino que también permitió la producción de TMD a escala de oblea mediante deposición química de vapor. Los intentos anteriores de fabricar TMD a gran escala a menudo resultaron en arrugas, que ocurren durante el proceso de transferencia. La débil afinidad de unión entre el PPC y el TMD no sólo eliminó los residuos sino también las arrugas.
Ashok Mondal, primer autor del estudio, afirmó:"El método de transferencia de PPC que elegimos nos permite fabricar TMD a escala centimétrica. Anteriormente, el TMD se limitaba a producirse mediante un método de estampado, que genera escamas de sólo 30- 40 μm de tamaño."
Los investigadores construyeron un dispositivo FET utilizando un electrodo de bicontacto semimetálico con una monocapa de MoS2. , que fue transferido por el método PPC. Se encontró que quedaba menos del 0,08 % del residuo de PPC en el MoS2. capa. Gracias a la falta de residuos interfaciales, se encontró que el dispositivo tenía una resistencia de contacto óhmica de RC ~78 Ω-μm, que está cerca del límite cuántico. Una relación de encendido/apagado de corriente ultraalta de ~10 11 También se logró a 15 K y una alta corriente de ~1,4 mA/μm utilizando el sustrato h-BN.
Este hallazgo fue el primero en el mundo que demostró la producción a escala de oblea y la transferencia de TMD cultivados mediante CVD. Se descubrió que el dispositivo FET de última generación producido de esta manera tiene propiedades eléctricas que superan con creces los valores informados anteriormente. Se cree que esta tecnología se puede implementar fácilmente utilizando la tecnología de fabricación de circuitos integrados actualmente disponible.
El Dr. Chandan Biswas, coautor correspondiente del estudio, dijo:"Se espera que nuestro éxito en la técnica de transferencia de PPC sin residuos anime a otros investigadores a desarrollar nuevas mejoras en varios dispositivos TMD en el futuro".>
Más información: Ashok Mondal et al, Baja resistencia de contacto óhmica y alta relación de encendido/apagado en transistores de efecto de campo de dicalcogenuros de metales de transición mediante transferencia sin residuos, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01497-x. www.nature.com/articles/s41565-023-01497-x
Información de la revista: Nanotecnología de la naturaleza
Proporcionado por el Instituto de Ciencias Básicas
