原子层沉积路径到可扩展的电子级范德沃尔斯薄膜
Changhwan Kim1, Namwook Hur1, Jiho Yang2
1Department of Materials Science and Engineering, Ulsan National Institute of Science and Technology, Ulsan 44919, Republic of Korea.
ACS nano
|July 11, 2023
概括
研究人员开发了一种新的原子层沉积 (ALD) 方法,用于范德瓦尔斯 (vdW) (Te) 薄膜的低温,晶圆规模的生长. 这种无化工艺使高质量的vdW材料可用于先进纳米电子的可扩展生产.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 固态物理 固态物理
背景情况:
- 范德瓦尔斯 (vdW) 材料的可扩展生产和集成对于下一代纳米电子技术至关重要.
- 原子层沉积 (ALD) 提供了自我限制的生长,但通常需要高温和沉积后回火 vdW 材料.
- 有限的材料选择和工艺设计阻碍了ALD对各种VDW材料的适用性.
研究的目的:
- 开发一种没有回火的低温ALD工艺,用于可扩展的晶圆尺度增长的单元素vdW (Te) 薄膜.
- 证明ALD培养的Te薄膜集成到功能性电子设备中,包括p-n异质连接和值切换选择器.
主要方法:
- 一个合理设计的ALD过程,使用双重功能协同反应剂和重复剂量技术.
- 在低温下 (低至50°C) 增长 (Te) 薄膜.
- 使用MoS2和n-Si以及基于ALD-Te的值切换选择器的垂直p-n异构连接的制造和表征.
主要成果:
- 实现了同质和晶体vdW Te薄膜的无化,晶圆尺度的生长,具有精确的层控制和100%的阶段覆盖.
- 在vdW-coupled (Te/MoS2) 和混合维度 (Te/n-Si) 垂直p-n异构连接中证明了明确的电流整顿和空间均性.
- 展示了一种基于ALD-Te的值切换选择器,具有快速切换时间 (~ 40 ns),高选择性 (~ 10 4) 和低值电压 (~ 1.3 V).
结论:
- 开发的ALD战略使低热预算,可扩展的vdW半导体材料生产成为可能.
- 这种方法促进了VDW材料的单体集成到复杂的3D设备架构中.
- 这些发现为推进使用高质量,低温加工的VDW材料制造纳米电子设备提供了有希望的途径.
