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通过单层氮化硼修饰的金属-半导体界面实现载流子二极管状选择性增强

信息来源:本站 | 发布日期: 2020-10-16 08:33:39 | 浏览量:733595

摘要:

近年来,二维半导体材料因其突出的光学和电学特性吸引了大量的关注和研究。除了是良好的导体和强光吸收剂外,它们还耐用并且可以弯曲而不会断裂,很可能在未来对从量子通信到柔性电子学的许多应用产生重大影响。工业界和学术界都在寻求能够以更低的功耗实现更快,更高效的…

近年来,二维半导体材料因其突出的光学和电学特性吸引了大量的关注和研究。除了是良好的导体和强光吸收剂外,它们还耐用并且可以弯曲而不会断裂,很可能在未来对从量子通信到柔性电子学的许多应用产生重大影响。工业界和学术界都在寻求能够以更低的功耗实现更快,更高效的系统的材料,如单层二硫化钼(MoS2)就是下一代纳米电子学很有前途的候选材料。

虽然二维半导体材料具有巨大优势,然而它们的金属-半导体(MS)接触存在一些根本性的挑战,限制了实际设备性能应用的潜力。之前研究表明使用单层六方氮化硼(h-BN)作为隧穿层可以有效降低肖特基势垒高度,从而降低接触电阻。为了进一步提高金属-半导体接触性能,美国纽约州立大学布法罗分校的李华民教授课题组和姚飞教授课题组使用二维单层六方氮化硼(h-BN)作为超薄装饰层,在传统金属-绝缘体-半导体(MIS)接触的技术之上,设计了一种非对称的器件结构作为平台,揭示了MIS接触对其通过的载流子输运所产生的二极管状选择性增强性能。

为了确保一致的MoS2质量,该团队设计在单个MoS2三角形单层薄膜上制作了三种类型的背栅晶体管结构,并测量了四种不同的源漏极配置结构下的晶体管性能。通过对照研究发现,当电子从半导体经过MIS接触传输到金属时,接触电阻显著降低,而当电子反向传输时,接触电阻几乎不受影响。该团队从变温测量中得到的负肖特基势垒高度获得灵感,提出了载流子收集势垒的概念来对MIS接触所特有的二极管状选择性增强性能做出了解释。此研究不但丰富及推动了对MIS 接触的理解,而且通过实验证明了漏极端收集势垒对晶体管整体性能的关键作用。

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