Электроды из металлоорганических каркасов испытали на трёх полупроводниках
Исследовательская группа из Южной Кореи под руководством Сары С. Пак (Sarah S. Park) из KAIST и Хи Чхоль Чхоя (Hee Cheul Choi) из POSTECH продемонстрировала технологию создания затворных электродов из проводящего металлоорганического каркаса (MOF) — нового класса пористых материалов, сочетающих металлические узлы с органическими связывающими молекулами. Статья опубликована в журнале Advanced Materials при поддержке Национального исследовательского фонда Южной Кореи.
Зачем нужны электроды с настраиваемой работой выхода
В современной электронике разные полупроводниковые материалы требуют затворных электродов с разной работой выхода — энергией, необходимой для удаления электрона с поверхности. Традиционные металлы и оксиды предлагают фиксированное значение, которое не всегда совпадает с оптимальным для конкретного полупроводника. В результате характеристики транзисторов ухудшаются или приходится усложнять схему.
Проводящий MOF Cu₃(C₆O₆)₂, синтезированный в данной работе, имеет работу выхода 4,51 эВ. Важно не путать этот параметр с рабочим напряжением устройства: работа выхода характеризует энергию удаления электрона из материала и влияет на электростатические свойства затвора; это не напряжение питания. Авторы подчёркивают, что целью создания MOF-электродов является возможность проектировать электроды с теми свойствами, которые нужны конкретному полупроводнику,.
Технология нанесения и проверка устройств
MOF-плёнки выращивали методом химического осаждения из газовой фазы (CVD), что обеспечивает равномерное покрытие. Структурирование по фотолитографическому шаблону проводилось травлением с использованием персульфата аммония и хромового травителя — операции, совместимые с фотолитографическим процессом.
Электроды испытывали на трёх типах полупроводников с принципиально разными характеристиками:
- MoS₂ (n-тип, дисульфид молибдена) — транзисторы на его основе стабильно работали после примерно года хранения на воздухе
- MoTe₂ (p-тип, дителлурид молибдена) — электроды успешно адаптированы к дырочной проводимости
- IGZO (оксид индия-галлия-цинка) — массив из 23 транзисторов: все 23 устройства работали корректно, а отдельные транзисторы выдержали 400 циклов переключения затворного напряжения
Авторы уточняют, что тест на 400 циклов и испытание на годовое хранение проводились на разных устройствах и не являются последовательными этапами одного эксперимента.
Что остаётся впереди
Читайте также: Учёные получили полярные вихри в бессвинцовой сверхрешётке на кремнии.
Снижение энергопотребления транзисторов остаётся декларируемой целью подхода, а не уже измеренным результатом. Работа показывает принципиальную применимость проводящих MOF-плёнок в полупроводниковых устройствах разного типа и совместимость технологии с фотолитографическим процессом, однако до массового производства потребуются дополнительные испытания на долговечность и масштабирование.
