ФУНДАМЕНТАЛЬНІ МЕЖІ ДОВЖИН КАНАЛІВ ПРОВІДНОСТІ ПОЛЬОВИХ ТРАНЗИСТОРІВ НА МОНОШАРАХ ДИХАЛЬКОГЕНІДІВ ПЕРЕХІДНИХ МЕТАЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.18524/1815-7459.2022.1/2.258445Ключові слова:
польовий транзистор, моношар, дихалькогенід перехідного металу, тунелювання, канал, контактиАнотація
В статті проведене моделювання меж функціональності польового транзистора з провідним каналом на основі моношару дихалькогеніду перехідного металу та з різними матеріалами витоку/стоку. Квантовомеханічну прозорість канального бар’єру розраховано з урахуванням реального вигляду потенціалу такого бар’єру. Показано, що транзистор з 4-нм каналом n-MoS2 та контактами витоку/стоку MoS2 (металічна модифікація) в області порівняно невеликих напруг на затворі й на стоку ще зберігає достатній рівень функціональності (прозорість бар’єру є меншою від ½). Натомість цей же транзистор для випадку контактів витоку/стоку на основі Pt, коли висота бар’єру Шотткі є суттєво вищою, а прозорість канального бар’єру – відповідно суттєво меншою, зберігає функціональність і для довжини каналу 2 нм в усьому реалістичному діапазоні напруг на затворі й на стоку. Аналогічний результат одержано й для транзистора з каналом p-WSe2 і контактами на основі паладію. Отримані нами оцінки підтверджують реальність створення комплементарного інвертора на основі MoS2 транзистора n-типу і WSe2 транзистора p-типу з ультракороткими довжинами каналів у 2–4 нм.
Посилання
Yu. O. Kruglyak, M. V. Strikha. Physics of MOSFET nanotransistors: fundamental limits and restrictions. Sens. elektron. mikrosist. tehnol. 17, No.3, 4–28 (2021). (in Ukrainian).
Doris, Bruce B.; Dokumaci, Omer H.; Ieong, Meikei K.; Mocuta, Anda; Zhang, Ying; Kanarsky, Thomas S.; Roy, R. A. (December 2002). Digest. International Electron Devices Meeting: 267–270. doi:10.1109/IEDM.2002.1175829
Wakabayashi, Hitoshi; Yamagami, Shigeharu; Ikezawa, Nobuyuki; Ogura, Atsushi; Narihiro, Mitsuru; Arai, K.; Ochiai, Y.; Takeuchi, K.; Yamamoto, T.; Mogami, T. (December 2003). IEEE International Electron Devices Meeting 2003: 20.7.1–20.7.3. doi:10.1109/IEDM.2003.1269446
https://www.anandtech.com/show/13445/tsmc-first‑7nm-euv-chips-tapedout‑5nm-risk-in-q2
M. V. Strikha, A. I. Kurchak. Fundamentalni obmezhennia dlia dovzhyny kanalu providnosti MOSFET z urakhuvanniam realnoho vyhliadu khodu bariernoho potentsialu. UJP, 66, 625–629 (2021). (in Ukrainian).
Yu. O. Kruglyak, M. V. Strikha. Physics of nanotransistors: structure, metrics, and control. Sens. elektron. mikrosist. tehnol. 15, No.4, 18–40 (2018). (in Ukrainian).
Yu. O. Kruglyak, M. V. Strikha. Physics of nanotransistors: unification of transmission model with virtual source model – MVS‑transmission model. Sens. elektron. mikrosist. tehnol. 17, No.4, 4–22 (2020). (in Ukrainian).
Filip A. Rasmussen and Kristian S. Thygesen. Computational 2D Materials Database: Electronic Structure of Transition-Metal Dichalcogenides and Oxides. J. Phys. Chem. C119, 13169–13183 (2015).
Amirhasan Nourbakhsh, Ahmad Zubair, Redwan N. Sajjad, Amir Tavakkoli K. G., Wei Chen, Shiang Fang, Xi Ling, Jing Kong, Mildred S. Dresselhaus, Efthimios Kaxiras, Karl K. Berggren, Dimitri Antoniadis, and Tomás Palacios. MoS2 Field-Effect Transistor with Sub‑10 nm Channel Length. Nano Lett. 16, 7798– 7806 (2016).
Maksym V. Strikha, Mykola Yelisieiev, and Anna N. Morozovska. Fundamental miniaturization limits for MOSFETs with a monolayer MoS2 channel, Appl. Phys. Lett. 119, 042102 (2021); doi: 10.1063/5.0056720
Sajedeh Manzeli, Dmitry Ovchinnikov, Diego Pasquier, Oleg V. Yazyev & Andras Kis. 2D transition metal dichalcogenides. Nature Reviews Materials 2, 17033 (2017).
Ah-Jin Cho, Kee Chan Park & Jang-Yeon Kwon. A high-performance complementary inverter based on transition metal dichalcogenide field-effect transistors. Nanoscale Research Letters, 10, 115 (2015).
June Yeong Lim, Minju Kim, Yeonsu Jeong, Kyeong Rok Ko, Sanghyuck Yu, Hyung Gon Shin, Jae Young Moon, Young Jai Choi, Yeonjin Yi, Taekyeong Kim & Seongil Im. Van der Waals junction field effect transistors with both n- and p-channel transition metal dichalcogenides. npj 2D Materials and Applications. 2, 37 (2018).
T. Finge, F. Riederer, M. R. Mueller, T. Grap, K. Kallis, J. Knoch. Investigations on Field-Effect Transistors Based on Two-Dimensional Materials. Аnnalen der Physik. 529, 1700087 (2017).
Hao-Ling Tang, Ming-Hui Chiu, Chien-Chih Tseng, Shih-Hsien Yang, Kuan-Jhih Hou, Sung-Yen Wei, Jing-Kai Huang, Yen-Fu Lin, Chen-Hsin Lien, and Lain-Jong Li. Multilayer Graphene– WSe2 Heterostructures for WSe2 Transistors. ACS Nano 2017, 11, 12817–12823 (2017).
Zhi-Qiang Fan, Xiang-Wei Jiang, Jun-Wei Luo, Li-Ying Jiao, Ru Huang, Shu-Shen Li, and Lin-Wang Wang. In-plane Schottky-barrier field-effect transistors based on 1T/2H heterojunctions of transition-metal dichalcogenides. Phys. Rev. B96, 165402 (2017).
Adiba Zahin. Schottky Barrier Heights at Two-Dimensional Metallic and Semiconducting Transition-Metal Dichalcogenide Interfaces. A Thesis submitted in partial satisfaction of the requirements for the degree of Master of Science in Electrical Engineering. University of California, Riverside. December 2017.
H. P. Peka, V. I. Strikha. Poverkhnevi ta kontaktni yavyshcha u napivprovidnykakh (K.: Lybid 1992). (in Ukrainian).
M. Lundstrom, Fundamentals of Nanotransistors (Singapore: World Scientific: 2018); www.nanohub.org/courses/NT
Yangyang Wang, Ruoxi Yang, Ruge Quhe, Hongxia Zhong, Linxiao Cong, Meng Ye, Zeyuan Ni, Zhigang Song, Jinbo Yang, Junjie Shi, Ju Li, and Jing Lu. Does P‑type Ohmic Contact Exist in WSe2-metal Interfaces? arXiv:1508.00300 (2015).
Po-Chun Yeh, Wencan Jin, Nader Zaki, Datong Zhang, Jonathan T. Liou, Jerzy T. Sadowski, Abdullah Al-Mahboob, Jerry I. Dadap, Irving P. Herman, Peter Sutter, and Richard M. Osgood, Jr. Layer-dependent electronic structure of an atomically heavy twodimensional dichalcogenide. Phys. Rev. B91, 041407 (R) (2015).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право переходить Видавцю.
