Mitarbeitenden des Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology der Chinese Academy of Sciences haben in Zusammenarbeit mit der City University of Hong Kong und der Fudan University einen neuen zweidimensionalen Feldeffekttransistor (FET) mit geringem Stromverbrauch entwickelt.
Aufgrund der mangelnden Verfügbarkeit geeigneter hochwertiger Dielektrika konnten 2D-Feldeffekttransistoren (FETs) trotz ihrer überlegenen physikalischen und elektrischen Eigenschaften bislang nicht das volle theoretische Potenzial erreichen.
Die Forschenden stellen in einem Forschungspapier die Herstellung einer extrem dünnen einkristallinem Al203-Schicht (c-Al203) vor, die als hochwertiges Top-Gate-Dielektrikum für 2D-FETs dienen kann. Durch den Einsatz interkalativer Oxidationstechniken haben sie eine stabile, stöchiometrische und nur wenige Atome starke c-Al203-Schicht mit einer Dicke von 1,25 nm auf der einkristallinen Al-Oberfläche bei Raumtemperatur erzeugt. Aufgrund der günstigen kristallinen Struktur und der gut definierten Grenzflächen erfüllen der Gate-Leckstrom, die Grenzflächendichte und die dielektrische Festigkeit von C-Al203 die Anforderungen der internationalen Roadmap für Bauelemente und Systeme. Mit einem einstufigen Transferprozess konnten de Forschenden Top-Gate-MoS-FETs erzeugen, die sich durch einen steilen Unterschwellenhub von 6l mV/dec, ein hohes On/Off-Stromverhältnis von 10 und eine sehr kleine Hysterese von 10 mV auszeichnen. Die beschriebene Technik-Material-Kombination ermöglicht also die Herstellung hochwertige einkristalline Oxide, die sich für die Integration in vollständig skalierbare fortschrittliche 2D-FETs eignen, einschließlich Transistoren mit negativer Kapazität und Spin-Transistoren. (jr)