氧掺杂实现高性能弹道式p型单层二硒化钨晶体管

《Nature Communications》：Low contact resistance and high current density in ballistic p-type transistors based on oxygen-doped WSe2 monolayers

　　

摘要

开发高性能 p 型单层晶体管对于将二维（2D）半导体超越硅应用于亚 1 纳米技术节点的互补金属氧化物半导体（CMOS）电路至关重要。然而，金属沉积过程中的掺杂不足和金属诱导间隙态（MIGS）导致高接触电阻，极大地限制了 p 型导通电流。在此，我们通过氧 p 型掺杂展示了高性能弹道式 p 型单层二硒化钨（WSe₂）晶体管。可控的氧掺杂极大地减少了生长态 WSe₂ 中硒空位缺陷的数量，从而将空穴迁移率从 55 提高到 218.3 cm² V^?1 s^?1——接近理论极限。此外，该方法还在 p 型单层 WSe₂ 器件中诱导出重空穴掺杂的接触区域，并将接触电阻从 1869 Ω·μm 降低到 104 Ω·μm。因此，一个沟道长度为 16 纳米的 WSe₂ p 型场效应晶体管（pFET）在漏极电压为 -1.2 V 时提供了高达 1635 μA μm^?1 的饱和电流，并在室温下达到了高达 81% 的弹道比。