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印度科学家研发出低接触电阻的2D金属半导体接口

2022-04-10 14:00:27 来源: 半导体行业观察

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印度科学家通过计算设计出了一种低接触电阻的金属-半导体接口，该接口带有2D单分子层，用于下一代晶体管，可以提高设备性能。

石墨烯是一种单层的碳原子排列在二维蜂窝状晶格中，它的发现激发了人们对二维(2D)领域材料的巨大研究兴趣。

原始石墨烯中缺乏电阻是其在电子和开关器件中应用的主要障碍。它不能控制流过它的电流，也不能将自己从ON切换到OFF状态。因此，随着时间的推移，为了克服石墨烯带来的限制，2D半导体应运而生。

在2D层面上可以观察到新的属性，而这在体积层面上通常是不存在的。电荷和自旋是电子的两个众所周知的性质。

二维材料在粒子自旋与粒子运动相互作用或自旋轨道耦合(SOC)和破坏的反转对称性下的电荷自旋转换，为纳米级电子的本征自旋及其相关磁矩(自旋电子学)的研究开辟了新的途径。强SOC是应用于原子薄自旋场效应晶体管的先决条件。

材料的电子性能的调制已经被证明是通过最小化电子中遇到的金属-半导体接触电阻来改善器件性能的一个好处。调节这些单分子膜性质的一种可能的方法是通过小电场形式的外部扰动或机械应变的应用。

来自印度纳米科学技术研究所(DST)的科学家们提出了新的2D半导体单层膜(MgX X=S, Se, Te)具有高载流子迁移率。

印度科技部在一份新闻稿中表示，所提出的单层是独一无二的，因为它们协同结合了柔韧性、自旋电子和压电特性，使其在未来的自供电纳米电子设备中受到追捧。

这种新型的二维单分子膜对垂直电场的响应可用于电子设备的信息存储。具有破坏反转对称性的屈曲结构导致这些单层中出现了高平面外压电性，可用于通过施加垂直应变来产生压电势。

该压电位能够调节电流，从而使基于MgTe单层膜的器件实现自供电。这项发表在《纳米尺度》杂志上的研究展望了自旋电子学领域的重大进展，并通过使用提议的2D单分子层促进了自供电电子技术。

发表在《物理学》杂志上的相关研究。Abir De Sarkar教授和他的博士生Manish Kumar Mohanta和Anu Arora已经探索了半金属石墨烯和MgX之间的低接触电阻。

他们在石墨烯和镁金属的连接处发现了完美的无电阻接触，这是一种罕见且非常受欢迎的条件，可以让电荷在通道中顺利传输。电接触特性的调制是通过施加垂直应变和电场来实现的。

这项工作解决了原始石墨烯中非常基本的挑战——通过一种非侵入性/非破坏性的方法打开带隙、依赖堆叠的接触特性和电荷载流子浓度的可调性。这项工作可以扩展到基于石墨烯的电子和自旋电子器件。

这些计算结果有望激励实验人员制造出具有预期功能的未来电子器件，如压电效应晶体管。

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