Слой с отрицательной емкостью повысил эффективность нанотранзисторов

Физикам удалось повысить эффективность нанотранзистора на основе двумерного дисульфида молибдена с изолированным затвором. Применение слоя смешанного оксида циркония и гафния, который отрицательной емкостью обладает, помогло преодолеть фундаментальное ограничение на наклон вольт -амперной параметры транзистора, с термоионными эффектами связанное, говорят исследователи в Nature Nanotechnology. Полупроводниковые приборы -транзисторы, в которых сопротивление зависит от подаваемого на них напряжения -являются одним из главных элементов современных электронных устройств. В полевых транзисторах, которые имеют структуру с изолированным затвором полупроводниковый затвор отделен от истока и стока слоем диэлектрика, который роль конденсатора выполняет. Такие транзисторы обладают очень высоким входным сопротивлением у управляются не напряжением, а током. Однако эффективность такого типа транзисторов ограничена за счет термоионных эффектов и связана с фундаментальным ограничением, которое накладывается на диссипацию энергии в электронной системе распределением Больцмана.

Из-за этого при комнатной температуре допороговый наклон вольт -амперной параметры англ. Subthreshold slope в таких транзисторах -величина которая характеризует нужное для работы транзистора напряжение и, соответственно, количество потребляемой энергии -не может быть соответственно меньше 60 милливольт для увеличения тока в 10 раз. Для того, чтобы преодолеть этот естественный барьер и повысить эффективность транзистора, из США физики, Тайваня и Китая под руководством Пейде Йе Peide D. Ye из Университета Пердью предложили добавить к слою диэлектрика дополнительный сегнетоэлектрический слой с отрицательной емкостью. Воплотить эту концепцию экспериментально исследователи сумели в транзисторе, в двумерный котором роль затвора выполнял полупроводниковый слой дисульфида молибдена. Диэлектриком в транзисторе слой оксида алюминия толщиной 2 нанометра был, к которому добавили дополнительный слой сегнетоэлектрика из смешанного оксида циркония и гафния толщиной 20 нанометров.

Для того, чтобы управлять электронными свойствами двумерной полупроводниковой можно объединять их с еще больше низкоразмерными структурами, к примеру, не так давно для этого предложили внедрять в двумерный диселениде вольфрама одномерный провод из дисульфида молибдена.

[Источник]