Small:使用激光辐照p型掺杂方法制备出同质二维MoTe2 CMOS反向器和p-n结

在过去六十年,硅基微电子技术极大的改变了世界。可以好不夸张的说现代文明是建立在芯片之上的。硅基半导体集成电路近六十年的发展一直遵循摩尔定律,但摩尔定律现在已不适用于如今的集成电路发展趋势,根本原因是硅材料已达到它发展的物理极限。

单原子层二维材料的出现为如今的集成电路延续摩尔定律提供了新的可能,所以基于二维材料逻辑器件的研究方兴未艾。反相器是集成电路中最基本的逻辑器件,反相器的制备工艺相对于其他基本逻辑器件如:与非门,或非门,异或门等的制备工艺是最简单的,所以基于二维材料反相器的研究是最普遍的。以前二维材料反向器最普遍的制备方法是将一种p型二维材料和一种n型二维材料转移到一起,再制备出CMOS反向器,这种方法制备出的反相器要想实现稳定的输出需要p型和n型二维材料的厚度,迁移率,面积相匹配,工艺难度极高。后来研究人员为了降低工艺难度将一种双极型二维材料分别实现p型和n型掺杂,再制备出CMOS反向器,这种反相器制备方法虽然取得了相当好的结果但工艺难度依然很高。 复旦大学刘冉课题组通过一步激光p型掺杂法在n型MoTe2上制备出了高性能CMOS反向器和p-n结大大降低了反向器制备的工艺难度为二维材料逻辑器件的研究提供了新的思路。激光p型掺杂制备出的MoTe2 CMOS反向器在VDD =2 V时静态直流电压增益高达28,取得了很好的噪声边缘值(NMH = 0.52 VDD, NML = 0.40 VDD),在10 KHz时的交流电压增益可以到4,反相器性能可以达到同类型研究中最好的结果。相关论文在线发表在Small(DOI: 10.1002/smll.202001428)上。