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锗晶圆衬底上高性能超薄MoTe2纳米带晶体管器件构筑与性能研究

批准号:
62074061
项目类别:
面上项目
资助金额:
61.0 万元
负责人:
张文峰
依托单位:
学科分类:
半导体器件物理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张文峰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
由于具有多种室温热力学稳定晶相及拓扑外尔半金属等新奇物性,MoTe2研究自2014年以来呈指数爆炸式增长。本课题聚焦于半导性MoTe2纳米带在集成电路未来技术节点的潜在巨大应用,将新型MoTe2纳米带与传统半导体锗相结合,从提升器件性能关键问题入手,开展锗晶圆上构筑高性能MoTe2纳米带晶体管及性能研究。在前期面上基金Ge基CMOS器件物理与工艺研究基础上,提出锗衬底上均质MoTe2外延生长/宏量转移思路构筑Ge/MoTe2纳米带堆叠结构;在青年基金超薄MoTe2薄膜研究基础上,提出构建金属/金属性1T’/半导性2H-MoTe2以及金属/超薄阻挡层/MoTe2叠层结构改善源/漏电极接触界面、开展铁磁性原子掺杂/结构缺陷/相掺杂/碲金属团簇密度等策略调控MoTe2铁磁性的新思路,提升器件性能。课题实施将为制备兼顾延续“深度摩尔”及发展“超越摩尔”的MoTe2纳米带器件提供理论与技术支持。
英文摘要
Since 2014, MoTe2 has attrached explosive research interests due to its versatile thermodynamically stable strucural polymorphism and exceptional physcial properties such as topological Weyl semimetals. Focusing on its great potential as ideal channel material of future CMOS technology nodes in Integrated Circuit (IC) industry, we propose to construct ultrathin MoTe2 nanoribbon transistor devices on Germanium wafers and maximize the properties aiming to solve the crucial concerns including its compatibility with the current CMOS technology, device performance. Based on our past experience of phase-controllable synthesis, instability, doping and device fabrication of ultrathin MoTe2 film finantially supported by NSFC funding, two strategies including constructing metal electrodes/metallic 1T’/semiconducting 2H-MoTe2 and metal electrodes/ultrathin blocking layer/semiconducting 2H-MoTe2 stacks to improve the source/drain contact interface, and regulating the room temperature ferromagnetic properties by ferromagnetic elements doping, phase incorporation and structural defects adjustment are further proposed. This study will provide both theoretical and technical support on the construction of ultrathin MoTe2 nanoribbion-based electrical element of chips guided by “more moore” and “more than moore” strategies.
锗及薄层过渡金属碲化物(TMDs)是集成电路产业先进技术节点用关键半导体沟道材料。本项目将新型MoTe2与传统半导体锗相结合,围绕高性能锗/超薄MoTe2晶体管器件构筑及性能、锗/MoTe2光电器件构筑及性能、TMDs纳米晶的有效磁性元素Cr掺杂等开展了系统研究。通过本项目的实施,我们(1)实现了MoTe2外延生长/宏量转移工艺构筑Ge/MoTe2纳米带堆叠结构;构建了金属/金属性1T’/半导性2H-MoTe2同质结结构、金属/超薄Al2O3层/MoTe2隧穿电阻结构、半金属接触工艺改善源/漏电极接触以及调控晶体管器件输运极性;采用溶胶-凝胶、磁控共溅射工艺制备了三元HfAlO2作为与MoTe2具有良好相容性的栅介质,提高了器件性能;(2)采用直接生长/印章转移工艺构筑了不同维度的高性能锗(硅)/超薄MoTe2纳米带异质结近红外光探测器件,这些器件均表现出快的响应速度,高响应率和高探测率,整体性能优异;(3)实现了Td-WTe2及MoTe2纳米晶的有效磁性元素Cr掺杂;(4)拓展制备了准一维金属性ZrTe3纳米带,并系统评估了其电学特性以及在集成电路互连上的应用等。课题的顺利执行为制备兼顾延续“深度摩尔”及发展“超越摩尔”的电学器件提供了一定的理论与技术支持。项目执行期间,共发表期刊论文33篇,会议论文6篇,培养研究生15名。
栅介质/Si1-xGex(x≥0.5)界面特性的理解与调控研究
  • 批准号:
    61674063
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    张文峰
  • 依托单位:
单层/少层二碲化钼(MoTe2)纳米片晶体管器件中的界面调控研究
  • 批准号:
    51502101
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    张文峰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金