Новый двумерный материал для создания проводящих контактов в полупроводниковым MoS2

Монослой дисульфида молибдена (MoS2) является перспективным полупроводниковым материалом для создания полевых транзисторов, широко использующихся в современных электронных и радиоустройствах (например, в наручных часах или в пультах телевизоров). Характеристики полевых транзисторов в значительной степени зависят от качества контактов между материалом-полупроводником и металлическими электродами, поскольку при неудачном подборе металлического материала свободное протекание тока затруднено из-за наличия дополнительного потенциального барьера для электронов (барьера Шоттки), возникающего на контакте металл-полупроводник. Поэтому важной задачей является поиск материалов, подходящих для создания металлических контактов с полупроводниковым монослоем MoS2.

Одним из подходов является использование металлических фаз сульфидов молибдена, которые могут ковалентно связываться с MoS2 и образовывать атомарно-гладкие границы раздела. Такой подход уже был применен на практике и учеными были предложены первые прототипы устройств, в которых в качестве контакта был использован металлический материал с тем же химическим составом, но с иной структурой – T-фаза MoS2. Однако данная металлическая структура не стабильна и при нагреве происходит обратный фазовый переход в полупроводниковую структуру. Возможным решением данной проблемы может стать увеличение стабильности металлической фазы при помощи изменения соотношения между атомами молибдена и атомами серы (то есть нарушения стехиометрии Mo:S=1:2), что может препятствовать обратному переходу в полупроводниковую фазу.

Сотрудники теоретической группы “Биомиметические наноматериалы” ИБХФ РАН под руководством старшего научного сотрудника к.ф.-м.н. Попова Захара Ивановича совместно с коллегами из Ереванского государственного университета (Армения) провели детальное теоретическое исследование возможных монослойных наноматериалов, состоящих из атомов молибдена и серы, и впервые предложили новую двумерную структуру – Mo3S4, которая проявляет металлические свойства и может образовывать атомарно-гладкие границы с полупроводниковой фазой MoS2. Преимущество данной структуры заключается в том, что ее получение возможно из монослоя MoS2, содержащего вакансии атомов серы. Таким образом, контролируемо создавая дефекты в полупроводниковой структуре MoS2 (например, при помощи облучения электронным или ионным пучком), возможно локально создавать проводящие области, служащие контактами в полевых транзисторах.

Результаты работы были получены при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (РФФИ, проект 20-53-05009 Арм_а) и опубликованы в журнале Applied Surface Science (IF=7.392). Ознакомиться с работой подробнее можно по ссылке: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152971.

 

Sukhanova, E. V., Kvashnin, A. G., Bereznikova, L. A., Zakaryan, H. A., Aghamalyan, M. A., Kvashnin, D. G., & Popov, Z. I. (2022). 2D-Mo3S4 phase as promising contact for MoS2. Applied Surface Science, 589, 152971.

21 просмотр