多层 MoS2 晶圆的逐层外延生长
应用物理
2022-10-18 v1 材料科学
摘要
二维（2D）半导体 MoS2 在超越硅的先进电子技术中具有巨大潜力[1-9]。迄今为止，高质量单层 MoS2 晶圆[10-12]已经可用，并且从单个晶体管到集成电路的各种演示也已展示[13-15]。除单层外，多层相比单层具有更窄的带隙，但载流子迁移率与电流容量更高[5,16-18]。然而，实现高质量多层 MoS2 晶圆仍具挑战。本文报道通过逐层外延工艺生长高质量多层 MoS2 4 英寸晶圆。该外延在相邻外延层间产生明确的堆垛次序，并可精细控制层数至 6 层。对所得不同层数晶圆的原子结构与电子性质进行了系统评估。如预期，较厚层场效应晶体管（FETs）的器件性能显著改善。例如，室温（RT）平均场效应迁移率（μ_FE）可从单层的约 80 cm²V⁻¹s⁻¹ 提升至双层/三层的约 110/145 cm²V⁻¹s⁻¹。在三层的 MoS2 FETs 中还实现了最高 RT μ_FE=234.7 cm²V⁻¹s⁻¹，以及在 Vds=2 V 下创纪录的高达 1.704 mAμm⁻¹ 的导通电流密度，且开关比超过 10⁷。因此，我们的工作向二维 MoS2 在电子学中的实际应用迈进了一大步。
引用
@article{arxiv.2203.09720,
title = {Layer-by-Layer Epitaxy of Multilayer MoS2 Wafers},
author = {Qinqin Wang and Jian Tang and Xiaomei Li and Jinpeng Tian and Jing Liang and Na Li and Depeng Ji and Lede Xian and Yutuo Guo and Lu Li and Qinghua Zhang and Yanbang Chu and Zheng Wei and Yanchong Zhao and Luojun Du and Hua Yu Xuedong Bai and Lin Gu and Kaihui Liu and Wei Yang and Rong Yang and Dongxia Shi and Guangyu Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.09720},
year = {2022}
}
备注
13 pages,4 Figures