近年來(lái)，全世界的工程師一直在嘗試創(chuàng)建越來(lái)越靈活和通用的電子組件，因?yàn)檫@可能使制造更復(fù)雜的設(shè)備和機(jī)器人系統(tǒng)成為可能，例如電子皮膚(e-skins)或可穿戴式傳感器。該特定研究領(lǐng)域的總體目標(biāo)是開(kāi)發(fā)可大規(guī)模生產(chǎn)和實(shí)施的柔性電子產(chǎn)品，但它也具有很高的設(shè)備密度和出色的性能。

專門(mén)開(kāi)發(fā)柔性電子零件的一類材料是二維(2-D)半導(dǎo)體，例如二硫化鉬(MoS 2)。盡管這種材料具有許多有利的機(jī)械，光學(xué)和電子特性，但迄今為止已證明使用MoS 2構(gòu)建具有高器件密度和高性能的大規(guī)模，靈活的集成電路具有挑戰(zhàn)性。

中國(guó)科學(xué)院的研究人員最近制造了一種新型的，透明且基于MoS 2的透明晶體管，可以大規(guī)模生產(chǎn)。該晶體管在Nature Electronics上發(fā)表的論文中提出，它是使用傳統(tǒng)氣相沉積工藝的變體制成的。

研究人員之一的張光宇說(shuō)：“二維(2-D)材料，例如二硫化鉬(MoS 2)由于其天然的薄度和柔韌性而有可能成為柔性電子產(chǎn)品的新構(gòu)件。”研究，告訴TechXplore。“然而，高性能的大型柔性電子器件的制造仍然非常具有挑戰(zhàn)性。在這項(xiàng)工作中，我們基于高質(zhì)量單層晶圓級(jí)外延技術(shù)的最新進(jìn)展，嘗試開(kāi)發(fā)大型柔性和透明電子器件的原型。 MoS 2。 ”

由Zhang和他的同事設(shè)計(jì)的晶體管是通過(guò)在柔性基板上轉(zhuǎn)移晶圓級(jí)單層MoS 2制成的?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)的微制造技術(shù)來(lái)制造這些層，這意味著它們可以輕松地大量生產(chǎn)。

研究人員使用了原子層沉積(ALD)的改進(jìn)版本，該技術(shù)通常用于在薄膜上涂覆表面。他們采用的替代ALD方法改善了晶體管高k介電層(Al 2 O 3)的均勻性。此外，他們使用Au / Ti / Au作為源/漏接觸電極，實(shí)現(xiàn)了良好的電接觸。

該晶體管具有很高的器件密度和97%的產(chǎn)率，以及高的開(kāi)/關(guān)比(10 10)，電流密度(?35μAμm -1)，遷移率(?55 cm 2  V -1  s -1)和靈活性。此外，使用相同的制造工藝，研究人員能夠制造各種靈活的集成邏輯電路，包括反相器，NOR門(mén)，NAND門(mén)，AND門(mén)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和五級(jí)環(huán)形振蕩器。

張說(shuō)：“我們制造的大規(guī)模柔性晶體管具有很高的器件密度，良率和性能。” “更重要的是，器件密度約為每cm 2 1500個(gè)晶體管，比以前的工作要高得多。”

該研究小組撰寫(xiě)的最新論文介紹了一種有前途的制造大規(guī)模基于MoS 2的柔性器件的方法。將來(lái)，這種方法可以使更薄，更小和性能更好的柔性電子設(shè)備的開(kāi)發(fā)成為可能。

張說(shuō)：“在接下來(lái)的研究中，我們將繼續(xù)優(yōu)化生長(zhǎng)過(guò)程，以提高M(jìn)oS 2薄膜的質(zhì)量。” “此外，我們計(jì)劃進(jìn)一步提高器件性能，提高柔性器件的集成度，并研究我們晶體管的更有前途的應(yīng)用，例如柔性存儲(chǔ)器和突觸器件，傳感器，光電探測(cè)器等。”

標(biāo)簽： 二維半導(dǎo)體