大规模原子级薄层晶体管与电路的化学组装
材料科学
2016-07-15 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
下一代电子学呼唤超越硅的新材料，以提升集成电路的功能、性能和集成度。碳纳米管和半导体纳米线处于这些材料的前沿，但由于大规模应用所需的复杂制备技术而面临挑战。二维（2D）无带隙石墨烯和半导体性过渡金属硫族化合物（TMDCs）因其原子层厚度、化学稳定性和可扩展性而成为大有前景的电子材料。组装二维电子结构的困难在于对金属性和半导体性原子薄层薄膜的精确空间控制。这最终阻碍了原子元件在现代电子学中集成的成熟度。在此，我们报道了单层半导体二硫化钼（MoS2）与导电石墨烯横向接触的大规模空间可控合成。透射电子显微镜（TEM）研究表明，单层MoS2在石墨烯边缘成核，形成横向二维异质结构。我们证明这种化学组装的二维原子晶体管表现出高跨导（10 uS）、开关比（10^6）和迁移率（20 cm^2 V^-1 s^-1）。我们组装了二维逻辑电路，例如异质结构NMOS反相器，其电压增益高达70，这得益于原子层厚度导电和半导体晶体的精确位点选择性。这种可扩展的二维异质结构化学组装可能开创二维电子电路与计算的新纪元。
引用
@article{arxiv.1512.05016,
title = {Chemical assembly of atomically thin transistors and circuits in a large scale},
author = {Mervin Zhao and Yu Ye and Yimo Han and Yang Xia and Hanyu Zhu and Yuan Wang and David A. Muller and Xiang Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1512.05016},
year = {2016}
}