Mixed-Dimensional 1D/2D van der Waals Heterojunction Diodes and Transistors in the Atomic Limit.
Mixed-Dimensional 1D/2D van der Waals Heterojunction Diodes and Transistors in the Atomic Limit.
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DOI：
10.1021/acsnano.1c10524
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发表时间：
2022-01-25
期刊：
影响因子：
17.1
通讯作者：
Shepard, Kenneth L.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jadwiszczak, Jakub;Sherman, Jeffrey;Lynall, David;Liu, Yang;Penkov, Boyan;Young, Erik;Keneipp, Rachael;Drndic, Marija;Hone, James C.;Shepard, Kenneth L.
关键词：
反转半导体沟道是所有场效应晶体管的基础。在硅基金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）中，栅极电介质介导这种反转。可以通过在异质结中对接低维半导体来准许对反型层的访问，以推进器件缩小尺寸。在这里，我们证明了单层二硫化钼（MoS 2）可以直接反转单壁半导体碳纳米管（SWCNT）晶体管沟道，而不需要栅极电介质。我们制作并研究了这种原子级薄的一维/二维（1D/2D）货车德瓦耳斯异质结，并将其用作1D异质结场效应晶体管（1D-HFET）沟道的栅极。栅极控制基于通过在CNT本身内形成横向p-n结来调制通过沟道的电导。此外，我们观察到一个区域的操作后，显着的栅极隧穿电流通过结表现出负的静态电阻。技术计算机辅助设计（TCAD）模拟证实了少数载流子漂移扩散在实现这种行为中的作用。因此，所得到的货车范德华晶体管架构具有场效应晶体管和隧穿晶体管的双重特性，并且它推进了异质结构的缩小，超出了III-V半导体所面临的悬空键和外延约束的限制。
Inverting a semiconducting channel is the basis of all field-effect transistors. In silicon-based metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs), a gate dielectric mediates this inversion. Access to inversion layers may be granted by interfacing ultrathin low-dimensional semiconductors in heterojunctions to advance device down-scaling. Here we demonstrate that monolayer molybdenum disulfide (MoS2) can directly invert a single-walled semiconducting carbon nanotube (SWCNT) transistor channel without the need for a gate dielectric. We fabricate and study this atomically thin one-dimensional/two-dimensional (1D/2D) van der Waals heterojunction and employ it as the gate of a 1D heterojunction field-effect transistor (1D-HFET) channel. Gate control is based on modulating the conductance through the channel by forming a lateral p–n junction within the CNT itself. In addition, we observe a region of operation exhibiting a negative static resistance after significant gate tunneling current passes through the junction. Technology computer-aided design (TCAD) simulations confirm the role of minority carrier drift-diffusion in enabling this behavior. The resulting van der Waals transistor architecture thus has the dual characteristics of both field-effect and tunneling transistors, and it advances the downscaling of heterostructures beyond the limits of dangling bonds and epitaxial constraints faced by III–V semiconductors.
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影响因子：
3.1
作者：
DELAGEBEAUDEUF, D;LINH, NT
通讯作者：
LINH, NT
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Doan, Manh-Ha;Jin, Youngjo;Lee, Young Hee
通讯作者：
Lee, Young Hee
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34.3
作者：
Lee, Donghun;Lee, Jea Jung;Lee, Chul-Ho
通讯作者：
Lee, Chul-Ho
影响因子：
3.3
作者：
Huang, Limin;White, Brian;O'Brien, Stephen
通讯作者：
O'Brien, Stephen
DOI：
10.1002/pssa.2210060217
发表时间：
1971-01-01
期刊：
PHYSICA STATUS SOLIDI A-APPLIED RESEARCH
影响因子：
--
作者：
DEMOULIN, E;VANDEWIE.F
通讯作者：
VANDEWIE.F