Fabricación de memristores de heterostructura lateral de grafeno de alta calidad

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• La integración de dichalcogenuros de metales de transición 2D (TMD) con grafeno es crucial para la memoria de baja potencia de próxima generación y la computación neuromórfica.
• Los métodos de transferencia húmeda existentes introducen residuos de polímero y una alta resistencia al contacto, lo que dificulta el rendimiento del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una vía de fabricación complementaria compatible con el óxido metálico y el semiconductor (CMOS) y libre de transferencias para las heterostructuras de MoS₂ y grafeno.
• Demostrar el potencial de estas estructuras para aplicaciones de conmutación resistente no volátil.

Principales métodos:

• Pulverización por radiofrecuencia del precursor amorfo de MoS2 directamente sobre el grafeno de pocas capas depositado por vapor químico.
• Cristalización por medio de la sulfurización en espacio confinado a 800 °C.
• Caracterización mediante reflectividad de rayos X de incidencia de pastoreo, espectroscopia de Raman y espectroscopia de fotoelectrones de rayos X.

Principales resultados:

• Formación de 3 a 4 capas de 2H-MoS₂ libres de residuos en grafeno con baja rugosidad superficial (0,8-0,9 nm) en grandes áreas (1,5 cm × 2 cm).
• Demostración de la conmutación resistiva no volátil reproducible en dispositivos laterales de MoS2 y grafeno.
• Logró una transición de conjunto (SET) cercana a +6 V y una relación encendido/apagado de aproximadamente 2,1, atribuida a la modulación de la barrera de Schottky inducida por vacío.

Conclusiones:

• El proceso de pulverización y sulfurización de magnetrón de un solo horno es una vía rentable y escalable para fabricar memristores 2D.
• Este método evita reactivos tóxicos (H₂S) y pasos de transferencia de polímeros, superando las limitaciones clave de las técnicas anteriores.
• Las heterosestructuras desarrolladas son compatibles con las temperaturas CMOS de fondo, lo que permite su integración en los procesos de fabricación de semiconductores existentes.