تحطيم تقنية تعاطي المنشطات الجديد ثنائي الأبعاد
تقترب التكنولوجيا التقليدية المستندة إلى السيليكون من الحد المادي في العقدة الفرعية -3 nm ، وهناك حاجة ماسة إلى مواد أشباه الموصلات الجديدة لتحقيق مزيد من التحجيم للدوائر المتكاملة. يمكن أن تحقق أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد ، مع بنيتها الرقيقة الذرية ومزايا التنقل العالية ، تحكمًا إلكتروستاتيكيًا ممتازًا وخصائص على الدول في ترانزستورات القنوات الفائقة. تعتبر مواد قناة محتملة لرقائق الدوائر المتكاملة في العقد التكنولوجية الفرعية {5}} nm وقد تلقوا اهتمامًا كبيرًا من شركات رقائق أشباه الموصلات العالمية الرائدة ومؤسسات البحث (مثل Intel و TSMC و Samsung و The Europeancerics Electronics) . ومع ذلك ، فإن الترانزستورات ثنائية الأبعاد تواجه آثارًا خطيرة في Fermi Permi ، مما يقيد بشكل كبير أداء الترانزستورات ثنائية الأبعاد. لذلك ، فإن كيفية تحقيق التلامس الأوميائي بين أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد والأقطاب المعدنية هي عامل رئيسي في إعداد الترانزستورات الباليستية عالية الأداء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الترانزستورات ثنائية الأبعاد عالية الأداء التي تحققت حاليًا على المستوى الدولي تعتمد في الغالب على تقشير ميكانيكي أو بلورات فردية ثنائية الأبعاد على نطاق سنتيمتر. كيفية تحقيق التحضير على نطاق واسع للترانزستورات عالية الأداء على أساس أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد على مستوى الويفر هو التحدي الأساسي المتمثل في تعزيز الإلكترونيات ثنائية الأبعاد من المختبر إلى التطبيق الصناعي (من المختبر إلى FAB).
في الآونة الأخيرة ، اقترحت مجموعة الأبحاث التي يقودها الأكاديمي بينغ ليانماو والباحث تشيو تشنغوانغ من كلية الإلكترونيات ، جامعة بكين ، "نظرية تغيير الطور النادرة التي تسببها الأراضي" في عملية تكامل أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد ، واخترع "ذري المستوى الذري" تقنية المنشطات الانتقائية الدقيقة "، اختراق القيد الهندسي الذي لا يمكن أن يكون عمق تقاطع أيون تقليدي أقل من 5 نانومتر. لأول مرة ، تم دفع عمق المنشطات للمصدر ومساحة اختيار التصريف إلى الحد الأقصى لـ 0. رقائق أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد ، وتحقيق جهات اتصال أوميك مثالية وخصائص التبديل ، والتي لديها القدرة على بناء رقائق عقدة تقنية نانومتر في المستقبل مع الأداء الأعلى وانخفاض استهلاك الطاقة. تم نشر نتائج البحث ذات الصلة عبر الإنترنت في مجال الطبيعة في 27 مايو ، 2024 تحت عنوان "المعادن الناجمة عن المنشطات التي يسببها Dopening لثاني كبريتيد Molybdenum للاتصالات الأومية في الترانزستورات ثنائية الأبعاد".
حقق هذا العمل البحثي الابتكارات التقنية الأربعة التالية:
1. "عنصر الأرض النادر الناجم عن نظرية المعادن ثنائية الأبعاد" كان رائدًا.
تقوم هذه التكنولوجيا بتحويل أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد في منطقة التلامس إلى معدن ثنائي الأبعاد عن طريق تحفيز المنشطات ذرة Yttrium. يتم استخدام هذا المعدن ثنائي الأبعاد كطبقة عازلة بين المعدن والموصلات شبه الموصل لقمع تأثير تعليق Fermi في الواجهة. تعمل الطبقة العازلة كـ "جسر" لتحسين كفاءة ناقل الحركة من الناقلات من المعدن إلى أشباه الموصلات بشكل فعال. ينظم المنشطات ذرة Yttrium بشكل فعال موضع مستوى Fermi للمعادن ثنائية الأبعاد لتحقيق محاذاة النطاق المثالية والاتصال الأومي للجهاز ، مع التغلب على التحدي العلمي لحاجز Schottky المتأصل في انتقال الطور الثنائي الأبعاد الجوهري.
الشكل 1 الشكل 1 التوضيح النظري للطبقة الذرية المفردة التي تسببها تعاطي المنشطات الناجم عن الأبعاد الثنائية الأبعاد
ثانياً ، تم اختراع "تقنية المنشطات الدقيقة على المستوى الذري". تم تصميم عملية تعاطي المنشطات ذات المكون الذري من ثلاث خطوات من الطاقة الناعمة ذات السلطة الناعمة ذات البلازما الناعمة ذات المصدر الناعمة-المصدر النشط-المصدر الصلب النشط-المصدر المصدر للدولة الصلبة على سطح التوطين في منطقة التلامس ثنائية الأبعاد بشكل فعال . تتوافق استراتيجية التلامس الجديدة هذه مع عملية الطباعة الحجرية لعقدة تقنية 1NM.
الشكل 2 الشكل 2 التوصيف المنهجي للمعادن ثنائية الأبعاد الناجم عن المنشطات الذرية
ثالثًا ، يتم تحقيق اتصال أوميك المثالي في أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد. يتم دفع مقاومة التلامس إلى الحد النظري الكمومي ، ومقاومة الجهاز الإجمالية منخفضة تصل إلى 235Ω · ميكرومتر ، ومتوسط طريقة خط النقل الإحصائي (TLM) هو 69 ± 13Ω · μM ، والذي يلبي متطلبات الدولية خريطة طريق تقنية أشباه الموصلات لمقاومة الترانزستورات في العقد المستقبلية للدوائر المتكاملة.
الشكل 3 الشكل 3 بنية الجهاز وتوصيف التلامس الأميين للبوابة المزدوجة 10nm قناة الترانزستور ثنائي الأبعاد
رابعًا ، يوضح الخصائص الكهربائية الشاملة الممتازة في صفيفات الترانزستور ثنائية الأبعاد على نطاق واسع. إنه يظهر سلوك التبديل المثالي ويمكن أن يقمع بشكل فعال تأثير القناة القصيرة. معدل درجة حرارة الغرفة البالستية يصل إلى 79 ٪ ، وهو متوسط SS SP SS في نطاق تيار الأربعة نسمة هو 67MV/ديسمبر ؛ متوسط الكثافة الحالية على الحالة عالية مثل 0. 84ma/μm ؛ يتم زيادة الحد الأقصى للموصلية إلى 3.2 مللي ثانية/ميكرون ، وهو ما يقرب من ترتيب أعلى من أجهزة TMDs ثنائية الأبعاد الأخرى.
الشكل 4 الشكل 4 الخصائص الكهربائية لمجموعة مقياس الترانزستور ثنائي الأبعاد قناة فائقة الأبعاد
يشرح هذا العمل العملية الأساسية لعنصر الأرض النادر الذي يتغير الطور ثنائي الأبعاد من منظور الآلية الفيزيائية ، ويوضح جدوى التحضير على مستوى الرقاقة على نطاق واسع للترانزستورات ثنائية الأبعاد عالية الأداء. تلبي المعلمات الإلكترونية الرئيسية للجهاز متطلبات الدوائر المتكاملة للعقدة المتقدمة ، مما يدل على إمكانية أداء أشباه الموصلات شبه الأبعاد في تطبيقات الدوائر المتكاملة للعقدة المستقبلية ، وتوفير أساس نظري مهم وتجريبي لتعزيز الالكترونيات ثنائية الأبعاد من المختبر إلى الصناعة (مختبر ل FAB).
(Origin from: https://www.cpc.pku.edu.cn/info/1015/2011.htm)