作为低维度过渡金属化合物的典型代表,二硫化钼半导体(MoS2半导体)材料因有独特的单层原子结构和优异的光电特性,而深受广大芯片研究者的欢迎,其或能让摩尔定律延续下去,进而可以解决英特尔、台积电等受硅基设备材料限制。
摩尔定律是指在集成电路上可以容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,同时计算机的运行速度和存储容量也会翻一番。然而,因为目前常见的硅半导体已经发展到了极限,所以为了让摩尔定律继续下去,除了可以把晶体管缩小到只有原子厚度的方法之外,还有使用一些二维半导体材料来制造晶体管。
二维半导体是一类称为过渡金属二硫属化物的材料,如二硫化钼,二硫化钨,二硒化钨和二硒化钼等。从理论上来说,二硫化钨的电子运输能力会比二硫化钼的更快,但是二硫化钼却在芯片领域的应用更加广泛。在英特尔的实验中,二硫化钼器件更胜一筹。
据悉,金是与MoS2形成晶体管的首选触点,但是沉积金和其他高熔点金属会损坏二硫化钼。因此,斯坦福大学研究者将低熔点金属(铟和锡)与金进行融合,这样在解决MoS2材料被损坏的同时,也能防止低熔点金属在芯片加工和封装时发生熔化和氧化的情况。首先研究者将铟或锡沉积在MoS2上,以保护半导体,然后用金覆盖以隔离氧气。该过程产生了具有270欧姆-微米电阻的锡金合金和具有190欧姆-微米电阻的铟金合金,并且这两种合金在450℃下可以保持稳定。
该研究成果为今后开发更多的二维半导体晶体管奠定了坚实的基础。