Seit mehr als einem Jahrzehnt gelten atomar duenne Halbleiter als vielversprechendster Weg jenseits des konventionellen Siliziums. Diese Materialien koennen nur ein Atom dick sein und bieten dennoch beeindruckende elektrische Eigenschaften. Aber ein hartnaeckiges technisches Problem hat sie zurueckgehalten.
Forscher der National Yang Ming Chiao Tung University (NYCU), die mit TSMC Corporate Research zusammenarbeiteten, haben dieses Problem nun mit einer elegant duennen Loesung geloest — einer nur 0,42 Nanometer dicken Pufferschicht.
Das Problem
Ein funktionierender Transistor erfordert eine extrem duenne Isolierschicht, das sogenannte Gate-Dielektrikum. Aber das Hinzufuegen solcher Schichten zu atomar duennen Halbleitern stoert die empfindliche Grenzflaeche zwischen den Materialien.
Die Loesung: Zwei Atome Aluminiumoxid
Anstatt den Halbleiter oder das Dielektrikum zu aendern, gestaltete das NYCU-Team die Grenzflaeche zwischen ihnen neu. Sie platzierten eine ultraduenne epitaktische Aluminiumschicht direkt auf einschichtiges Molybdaendisulfid (MoS2) und oxidierten sie sorgfaeltig, um eine nur 0,42 Nanometer dicke Aluminiumoxidschicht zu erzeugen.
Die Ergebnisse
Die resultierenden Transistoren erreichten eine aequivalente Oxiddicke von etwa einem Nanometer mit niedrigem Leckstrom und starker elektrostatischer Kontrolle.
Die Studie wurde in Nature Electronics veroeffentlicht.
