层状GaPS4高k介电材料：推动二维晶体管发展的关键突破

本文报道了层状GaPS4作为高性能二维晶体管（2D FET）栅极介电材料的重要突破。该材料展现出高达35的介电常数（high-k）、4.15?eV的宽带隙及2.95?μF/cm2的高电容密度。基于MoS2/GaPS4异质结构的场效应晶体管实现了1?nm等效氧化层厚度（EOT）、10?13?A的低栅极漏电流和3×108的高开关比，凸显其在二维电子器件中的巨大应用潜力。

　　

亮点

层状GaPS₄展现出卓越的介电性能：介电常数高达35，带隙超过4.15?eV，电容密度约2.95?μF/cm2。MoS₂/GaPS₄异质结构的能带对齐显示电子面临约1.92?eV的单极势垒，适用于高性能光电器件。

结果与讨论

图1(a)展示了GaPS₄的单斜晶胞结构，其层间通过硫原子弱相互作用连接，层间距为2.74??。理论计算表明，GaPS₄与MoS₂形成的范德华界面能有效保持沟道材料的本征电子特性。

结论

本研究通过实验与理论结合，系统论证了层状GaPS₄作为栅极介电层的优越性。其在MoS₂晶体管中实现了1?nm等效氧化层厚度（EOT）、10^?13?A的极低栅漏电流和3×10⁸的高开关比，为二维半导体器件的集成提供了理想介电解决方案。