TSMC और ताइवान के वैज्ञानिकों ने MoS₂ पर एटमिकल बफर के साथ 2-D ट्रांजिस्टर बनाया
- TSMC ने ताइवान के वैज्ञानिकों के साथ मिलकर 2-D MoS₂ ट्रांजिस्टर बनाया।
- Al₂O₃ का परमाणु बफर HfO₂ को बिना दोष के लगाने की अनुमति देता है।
- समकक्ष गेट मोटाई ~1 नैनोमीटर पर उच्च गतिशीलता के साथ पहुंच गई।
- यह तकनीक अभी प्रदर्शनात्मक है, लेकिन स्केलिंग के लिए रास्ता खोलती है।
सिलिकॉन चिप्स के आकार में कमी भौतिक सीमाओं के करीब पहुंच रही है, और उद्योग वैकल्पिक अर्धचालक सामग्रियों की खोज में तेजी से सक्रिय हो रहा है। द्विमीय क्रिस्टल, जैसे कि MoS₂, एक या दो परमाणु परतों की मोटाई (लगभग 0.7 नैनोमीटर) के कारण ध्यान आकर्षित कर रहे हैं और मजबूत स्केलिंग के दौरान चैनल को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने की संभावित क्षमता के कारण।
हालांकि, MoS₂ का व्यावहारिक कार्यान्वयन एक गंभीर बाधा का सामना करता है - गुणवत्ता वाले गेट डाइलेक्ट्रिक के निर्माण की असंभवता। मानक एटॉमिक लेयर डिपोजिशन (ALD) विधि लगभग रासायनिक रूप से निष्क्रिय 2-D क्रिस्टल की सतह पर अच्छी तरह से नहीं बैठती है, और उच्च-k सामग्रियों का उपयोग, जैसे HfO₂, इलेक्ट्रॉनों के फैलाव और उनकी गतिशीलता में गिरावट का कारण बनता है।
नई तकनीकी दृष्टिकोण
शोधकर्ताओं ने MoS₂ और गेट डाइलेक्ट्रिक के बीच एक परमाणु-थिन बफर परत बनाकर समस्या का समाधान किया। अल्ट्रा-हाई वैक्यूम में, MoS₂ की सतह पर इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण विधि से लगभग 0.3 नैनोमीटर मोटा एल्यूमीनियम लगाया गया। MoS₂ की वैन-डेर-वॉल्स प्रकृति के कारण, एल्यूमीनियम Al(111) की दिशा में बढ़ा, जिसके बाद इसे नियंत्रित तरीके से ऑक्सीकृत किया गया, जिससे एक समान Al₂O₃ परत प्राप्त हुई।
प्राप्त Al₂O₃-परत उच्च डाइलेक्ट्रिक स्थिरता वाले डाइलेक्ट्रिक HfO₂ के बाद के ALD-डिपोजिशन के लिए एक आदर्श आधार के रूप में कार्य करती है। बफर ने HfO₂ के विकास के लिए एक चिकनी सतह प्रदान की और MoS₂ चैनल को इस सामग्री के साथ अवांछित इंटरैक्शन से अलग किया।
प्राप्त किए गए छोटे चैनल वाले ट्रांजिस्टर के परिणामस्वरूप समकक्ष गेट मोटाई को लगभग 1 नम तक कम करने में सफलता मिली है, बिना कैरियर की गतिशीलता को खराब किए। इस संयोजन ने करंट ट्रांजिशन की उच्च तीव्रता को जन्म दिया, जो ऊर्जा-कुशल लॉजिकल तत्वों के लिए एक प्रमुख पैरामीटर है।
एकल परत वाला MoS₂, जो केवल 0.7 नम मोटा है, सिलिकॉन की तुलना में छोटे चैनल प्रभावों के प्रति बेहतर प्रतिरोध दिखाता है, जिससे यह लॉजिकल नोड्स के आकार को और कम करने के लिए एक आकर्षक उम्मीदवार बनता है।
इस समय, यह कार्य एक तकनीकी सिद्धांत है, न कि सिलिकॉन CMOS का तैयार विकल्प। फिर भी, यह पुष्टि करता है कि द्वि-आयामी इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए मुख्य बाधा - बिना परमाणु चैनल के अपघटन के अत्यधिक पतले गेट का निर्माण - एक परमाणु बफर इंटरफेस के माध्यम से पार किया जा सकता है, जो पहले से ही भविष्य के ट्रांजिस्टर का अभिन्न हिस्सा बनता जा रहा है।
स्रोत: 3DNews
