Contactos eléctricos tipo P para los dicalcogenuros de metales de transición en 2D

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de la materia condensada
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los circuitos lógicos digitales se basan en la tecnología de semiconductores de óxido metálico complementario (CMOS) utilizando transistores de efecto de campo (FET) de tipo n y p.
• El logro de un dopaje controlado de tipo p en semiconductores de baja dimensión, en particular los dicalcogenuros de metales de transición bidimensionales (2D), sigue siendo un desafío importante.
• Los métodos existentes luchan por crear dispositivos de tipo p efectivos utilizando metales de alta función de trabajo en TMDs 2D, a pesar del éxito con los contactos de tipo n.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar transistores de efecto de campo tipo p (FET) de alto rendimiento en dicalcogenuros de metales de transición en 2D (TMD).
• Investigar las propiedades de la interfaz entre los TMD 2D y los metales de alta función para la fabricación de dispositivos de tipo p.
• Demostrar el potencial de estos dispositivos TMD tipo p en aplicaciones electrónicas y optoelectrónicas.

Principales métodos:

• Evaporación por haz de electrones compatible con la industria de metales de alta función de trabajo (paladio y platino) en disulfuro de molibdeno de una sola y pocas capas y diselenuro de tungsteno.
• Imágenes y espectroscopia de resolución atómica para el análisis de las interfaces de van der Waals (vdW).
• Mediciones electrónicas de transporte para caracterizar el rendimiento del dispositivo, incluida la resistencia al contacto, la movilidad y la relación encendido/apagado.

Principales resultados:

• FET de tipo p de alto rendimiento fabricados en TMDs 2D con interfaces vdW casi ideales, libres de interacciones químicas.
• Se ha demostrado una baja resistencia al contacto (3,3 kΩ·μm), una alta movilidad (~190 cm2/V·s) y una excelente relación encendido/apagado (107).
• Se ha fabricado con éxito una célula fotovoltaica ultrafina con una tensión de circuito abierto de 0,6 V y una eficiencia de conversión de energía del 0,82%.

Conclusiones:

• Los dispositivos controlables de dopaje de tipo p y de alto rendimiento se pueden lograr en TMDs 2D utilizando contactos metálicos y técnicas de fabricación específicos.
• Los contactos vdW desarrollados ofrecen una ruta prometedora para el avance de la electrónica 2D y la optoelectrónica.
• Este trabajo supera un obstáculo crítico para realizar todo el potencial de los materiales 2D para aplicaciones electrónicas de próxima generación.