基本的玻尔兹曼限制决定了子阈值摇摆(SS)的最终限制为60 mV dec -1,这阻止了供应电压的持续扩展。具有原子较薄的身体,2D半导体为高级低功率电子设备提供了新的可能性。在此,通过将原子量表的抗性金属集成与常规MOS 2晶体管相结合,表明超低SS在房间温度下以低于1 mv的12 dec-1来表明,超高斜率的MOS 2电阻式晶体管晶体管(RG-FET)通过将原子尺度抗性的细节整合在一起。纳米抗抗性的光膜的突然电阻过渡可确保门电势的急剧变化,并切换设备,并导致超强的SS。同时,RG-FET表现出高度/效率为2.76×10 7,具有出色的可重复性和可靠性。使用超级SS,可以轻松地使用RG-FET来构建具有超高增益2000的逻辑逆变器,这表明未来的低功率电子设备和单片整合的令人兴奋的潜力。
图1。单层MOS 2的光致发光中的异常功率依赖性。(a)(左列)光致发光区域的空间图像和(右列)在不同入射功率密度下PL的空间光谱曲线的二维图像。这两种类型的图像共享相同的垂直轴。如图所示,入射功率被标记。(b)PL光谱从照明区域的中心提取。(c)PL强度(黑色曲线)和PL区域的大小(红色曲线)具有入射力。(d)位置(具有最大振幅)和PL峰的FWHM作为入射力的函数。(c)和(d)中有白色的两个区域表示两个过渡,从游离激子(Fe)到电子孔等离子体(EHP),从电子孔等离子体(EHP)到电子孔液体(EHL)。
摘要。摩擦学成分仅占整个航天器的一小部分,但它们通常会导致部分或完全破坏航天器的失败。空间应用中使用的机械组件必须承受极端和严重的环境条件,例如非常高或非常低的低温温度,高真空,腐蚀性元素和辐射。MOS 2是空间应用中使用最广泛的润滑材料。它具有层状结构,并在层内具有强大的共价键,同时又弱van der Wall的层间键,从而使晶体在平行于基础平面的方向上易于剪切,因此充当良好的固体润滑剂。在这项研究中,使用物理蒸气沉积(PVD)沉积了MOS 2的薄膜纳米尺度涂层。使用的PVD技术是RF磁控溅射过程。使用X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)和拉曼光谱进行材料表征。根据结果,开发的MOS 2纳米涂层具有多晶结构,其基础平面垂直于底物表面。
自 1950 年代以来,二硫化钼涂层就被用作航天器的润滑剂,但仍然面临着重大的工程挑战,包括在陆地空气和深空真空环境中的性能以及数十年无需维护的使用寿命。 MoS 2 与添加剂化合物的共沉积在某些情况下已经取得了进展,但一种可以在所有面向太空的环境中工作且使用寿命长的润滑剂仍然是一个持续存在的问题。在此,我们展示了一种新型 MoS 2 + 钽润滑涂层的多环境适应性能,该涂层在陆地和太空环境中均表现出色,而基准的太空级商用 MoS 2 润滑剂涂层则不然。值得注意的是,10% 钽添加剂在空气中表现出优先氧化以保持 MoS 2 的润滑能力,同时形成 TaS 2 相,这有助于 MoS 2 在超高真空中的出色润滑。此外,在空气和真空环境中,分别观察到完全不同的小颗粒和致密片摩擦膜,这使得单一涂层可以根据环境调整润滑机制。这种新型涂层树立了标杆,成为第一个完全通用的太空润滑剂实例,在陆地和深空环境中均具有高性能。
非挥发性电阻开关,也称为忆阻器 1 效应,即电场改变双端器件的电阻状态,已成为高密度信息存储、计算和可重构系统 2 – 9 开发中的一个重要概念。过去十年,非挥发性电阻开关材料(如金属氧化物和固体电解质)取得了实质性进展。长期以来,人们认为漏电流会阻止在纳米薄绝缘层中观察到这种现象。然而,最近在过渡金属二硫属化物 10, 11 和六方氮化硼 12 夹层结构(也称为原子阻断器)的二维单分子层中发现的非挥发性电阻开关推翻了这种观点,并由于尺寸缩放的好处增加了一个新的材料维度 10, 13。我们在此以单层 MoS 2 为模型系统,阐明了原子片中切换机制的起源。原子成像和光谱表明,金属取代硫空位会导致电阻发生非挥发性变化,这得到了缺陷结构和电子状态计算研究的证实。这些发现提供了对非挥发性切换的原子理解,并开辟了精确缺陷工程的新方向,精确到单个缺陷,朝着实现最小的忆阻器的方向发展,以应用于超密集存储器、神经形态计算和射频通信系统 2、3、11。通过结合扫描隧道显微镜/扫描隧道光谱 (STM/STS) 和局部传输研究,我们观察到硫空位(MoS 2 单层中的主要缺陷)在其天然形式下不起低电阻路径的作用,这与金属氧化物存储器中氧空位的影响形成鲜明对比。 然而,从底部或顶部电极迁移的金属离子(例如金离子)可以取代硫空位,产生导电的局部态密度 (LDOS),从而驱动原子片进入低阻状态。 在反向电场下去除金原子后,缺陷恢复其初始空位结构,系统返回到高阻状态。 这种导电点切换机制类似于在原子级上形成导电桥存储器 14。然而,它本质上是不同的,也是独一无二的,因为单个金属离子填充了晶格中的单个空位,而不是通过高度无序的材料形成金属桥。我们发现硫空位在 2 纳米间距处稳定,导致忆阻器密度约为每 1 个单位
一种非常有前途的原子薄半体导管的材料类是过渡金属二分法元素(TMDC)。该材料类在MX 2(M¼TransitionsMetal;x¼s,se,te)层中具有较强的共价键结晶,但相对较弱,但相对较弱,可以切断大量晶体的单层。由单层制造的设备可以描述为仅接口的设备,并且已经显示了TMDC作为气体传感器的应用。[14]为了能够在高性能的FET应用中使用TMDC,过度出现的主要挑战是这些单层的缺陷控制。[15]两种主要类型的缺陷是晶界,金属或金属葡萄染色体空位。既会降低材料的电性能,但是空缺也为使单层官能化的额外途径开辟了一条额外的途径,可以在传感器应用中进行优势。[16 - 20]最近,已经显示了使用去离子化(DI)水的基于MOS 2的FET装置的运行;但是,使用MOS 2多层。[21,22]这些结果构成了在
摘要:二维 (2D) 半导体已被提议与现有的硅技术进行异质集成;然而,它们的化学气相沉积 (CVD) 生长温度通常太高。在这里,我们展示了在 50 分钟内在 560 °C 下直接使用 CVD 固体源前体合成连续单层 (1L) MoS 2 薄膜,在 450 至 600 °C、2 小时的热预算窗口内,以实现与现代硅技术的后端兼容。晶体管测量表明,在 1 V 漏极 - 源极电压下,100 nm 通道长度的导通电流高达 ∼ 140 μ A/μ m,这是迄今为止使用固体源前体在 600 °C 以下生长的 1L MoS 2 的最高值。在 6.1 × 10 12 cm − 2 电子密度下,传输长度法测试结构的有效迁移率为 29 ± 5 cm 2 V − 1 s − 1,这与在较高温度下生长的薄膜的迁移率相当。这项工作的结果为实现高质量、热预算兼容的 2D 半导体与硅制造的异质集成提供了一条途径。关键词:2D 材料、过渡金属二硫属化物、MoS 2、二硫化钼、BEOL、后端生产线、化学气相沉积、CVD 生长、载流子迁移率■ 介绍
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