研究进展:碳纳米管-低维半导体掺杂 | Nature Electronics
发布时间:2022-10-26 11:18:38   点击次数:319


一维碳纳米管等低维半导体,可用于将金属氧化物半导体场效应晶体管metal–oxide–semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) 的栅极长度,缩小到硅基晶体管极限。然而,这种低维半导体系统,开发工业兼容的掺杂策略和极性调控方法,是极具挑战的。

近日,美国 加利福尼亚大学(University of California)Zichen Zhang, 中国台湾积体电路制造股份有限公司Matthias Passlack等,在Nature Electronics上发文,报道了顶栅互补碳纳米管的金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET,其中利用局部共形固态扩展掺杂,以设置器件极性,并实现了性能匹配。
晶体管的沟道保持未掺杂状态,分别提供+0.29V和−0.25V阈值电压,以互补金属氧化物半导体兼容n型和p型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。晶圆级兼容的制造工艺,实现了从n型器件 (氮化硅(SiNx)缺陷能级) 或p型器件(氮化硅SiNx/氧化铝Al2O3)界面处,静电偶极子扩展中的局部电荷转移。

实验观察到,氮化硅SiNx施主缺陷密度接近5×10e19 cm-3,这可以在缩放纳米管器件扩展中,维持0.4nm-1碳纳米管载流子密度。该项技术,适用于其他先进的场效应晶体管沟道材料,包括二维半导体。

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Complementary carbon nanotube metal–oxide–semiconductor field-effect transistors with localized solid-state extension doping. 

具有局部固态扩展掺杂的互补碳纳米管金属氧化物半导体场效应晶体管。

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图1: 碳纳米管carbon nanotubes,CNT器件架构。


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图2: 基于局部共形固态扩展掺杂,以设置顶栅互补碳纳米管CNT 金属氧化物半导体场效应晶体管

metal–oxide–semiconductor field-effect transistors,MOSFET器件的极性。

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图3:器件布局、电容-电压特性、沟道-载流子迁移率和密度。

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图4:固态外延掺杂solid-state extension doping制备。1699841876236674.png

图5:固态延伸掺杂模拟。

文献链接


Zhang, Z., Passlack, M., Pitner, G. et al. Complementary carbon nanotube metal–oxide–semiconductor field-effect transistors with localized solid-state extension doping. Nat Electron (2023). 
//doi.org/10.1038/s41928-023-01047-2
//www.nature.com/articles/s41928-023-01047-2
本文译自Nature。
来源:今日新材料




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