将二维半导体纳米带进行规模化处理，以用于高性能电子器件

《Nature Communications》：Scaling two-dimensional semiconductor nanoribbons for high-performance electronics

　　

摘要

随着硅晶体管向未来的技术节点发展，三维架构（包括全环绕栅极（GAA）纳米带和互补场效应晶体管（CFETs））需要几十纳米的通道宽度才能实现密度目标。单层过渡金属硫属化合物（TMDs）因其原子级薄的特性，成为这些架构中很有前景的通道材料，然而大多数基于TMD的FETs的通道宽度仍局限于微米级别。在本研究中，我们发现单层MoS₂纳米带晶体管的通道宽度缩小不仅保持了其性能，还提升了性能。将通道宽度从几百纳米减小到约30-40纳米后，器件的中值开电流密度提高了约42%，中值亚阈值摆幅降低了约16%；其中最佳性能的器件在1伏的源漏电压和2.5伏的过驱动电压下，开电流密度达到了995微安/微米。我们认为这些改进归因于三个机制：边缘诱导的无序程度最小化、纳米带边缘处的栅极静电效应增强以及侧向接触注入效率提高，这些因素共同将接触电阻从约860欧姆/微米降低到了约270欧姆/微米。将该平台扩展到n型WS₂和p型WSe₂ FETs后，我们实现了WSe₂ p-FET的357微安/微米开电流密度。这些发现表明，单层TMD纳米带FET是未来超大规模电子产品的有力候选者。