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    • Filmes semicondutores de alta mobilidade com espessura de três átomos e homogeneidade em escala de wafer.

    Título Filmes semicondutores de alta mobilidade com espessura de três átomos e homogeneidade em escala de wafer.
    Autores Kibum Kang, Saien Xie, Lujie Huang, Yimo Han, Pinshane Y. Huang, Kin Fai Mak, Cheol-Joo Kim, David Muller, Jiwoong Park
    Revista Natureza
    data 04/01/2015
    Doi 10.1038/nature14417
    Introdução A base da eletrônica e da optoeletrônica contemporânea depende muito da produção extensiva de filmes finos semicondutores. A redução da espessura do filme para a escala atômica e subnanométrica apresenta vantagens significativas para a eletrônica ultrafina e flexível, a fotovoltaica e a tecnologia de exibição, um feito desafiador para os semicondutores convencionais, como o silício e o arseneto de gálio. Os dicalcogenetos de metais de transição (TMDs) são excelentes candidatos, formando monocamadas estáveis de três átomos de espessura com mobilidade superior de portadores elétricos. Seu crescimento direto em substratos isolantes facilita a fabricação em lote de transistores e fotodetectores atomicamente finos e de alto desempenho para aplicações industriais, eliminando a necessidade de transferência de filmes. Além disso, os TMDs possuem estruturas de banda eletrônica distintas que permitem recursos avançados de dispositivos, como fortes efeitos excitônicos, ajuste de bandgap, transições de bandgap indiretas para diretas, piezoeletricidade e valetrônica. Apesar desses benefícios, a obtenção do crescimento em larga escala de filmes de TMD de monocamada com uniformidade espacial consistente e alto desempenho elétrico continua sendo um obstáculo significativo. Este estudo detalha a criação de filmes de alta mobilidade, em escala de wafer de 4 polegadas, de dissulfeto de molibdênio (MoS2) e dissulfeto de tungstênio em monocamada. Esses filmes foram cultivados diretamente em substratos isolantes de dióxido de silício usando uma técnica inovadora de deposição química de vapor metal-orgânico, exibindo uma homogeneidade espacial excepcional em todo o wafer. Os filmes de MoS2 demonstraram um desempenho elétrico impressionante, com mobilidades de elétrons de 30 cm² V-¹ s-¹ à temperatura ambiente e 114 cm² V-¹ s-¹ a 90 K, mostrando uma dependência mínima da posição ou do comprimento do canal. Aproveitando esses filmes, conseguimos fabricar, em escala de wafer, transistores de efeito de campo de MoS2 de monocamada de alto desempenho, com um rendimento de 99% do dispositivo. Além disso, demonstramos a fabricação em vários níveis de dispositivos transistores empilhados verticalmente, abrindo caminho para circuitos tridimensionais. Esse desenvolvimento representa um avanço crucial para a realização de circuitos integrados atomicamente finos.
    Citação Kibum Kang, Saien Xie e Lujie Huang et al. High-mobility three-atom-thick semiconducting films with wafer-scale homogeneity. 2015. DOI: 10.1038/nature14417
    Elemento Arsênico (As) , Gálio (Ga) , Molibdênio (Mo) , Oxigênio (O) , Silício (Si) , Enxofre (S) , Tungstênio (W)
    Temas Processos de deposição
    Indústria Eletrônicos , Pesquisa e laboratório , Energia solar
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