Estrechamiento de la banda aislada hacia p-MOSFET 2D de alto rendimiento con conmutación en pendiente pronunciada

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los transistores de silicio se enfrentan a limitaciones de escala para dispositivos de menos de 10 nm.
• Los materiales bidimensionales (2D) ofrecen potencial para la electrónica de próxima generación.
• Los transistores de tipo p 2D existentes sufren un bajo estado de corriente y un alto balanceo de subumbral (SS).

Objetivo del estudio:

• Investigar el sulfuro de silicio 2D (SiS) como material para los transistores de efecto de campo de tipo p de óxido metálico semiconductor (p-MOSFET).
• Para lograr la conmutación de pendiente pronunciada y superar las limitaciones en los transistores de tipo p 2D.
• Explorar la ingeniería de deformación para optimizar las propiedades de los materiales en 2D.

Principales métodos:

• Investigación teórica de la estructura de la banda electrónica 2D SiS.
• Aplicación de una deformación por tracción biaxial del 3% al SiS 2D.
• Simulación del rendimiento del p-MOSFET utilizando el SiS 2D modificado.

Principales resultados:

• 2D SiS exhibe un borde de banda de valencia aislado único.
• La tensión biaxial estrecha la banda aislada, mejorando el filtrado de energía fuera de estado.
• Se ha logrado una oscilación subumbral ultra-escarpada (SS) de 44 mV/dec.
• Se ha demostrado una alta corriente en estado que se acerca a 2000 μA/μm para los SiS p-MOSFET 2D.

Conclusiones:

• 2D SiS es un material prometedor para los transistores de tipo p de pendiente pronunciada.
• La ingeniería de deformación en 2D SiS es efectiva para mejorar el rendimiento del dispositivo.
• Esta investigación ofrece ideas para el diseño de la próxima generación de dispositivos electrónicos de alto rendimiento y bajo consumo.