二维材料再登Nature：范德华异质结为超薄电子器件保驾护航！

晴天

2019-03-29

第一作者：Yan Wang

通讯作者：Manish Chhowalla

通讯单位：Rutgers University

研究亮点：

1. 在单层MoS₂和3D金属电极之间实现了超纯范德华异质界面。

2. 使高性能场效应晶体管的迁移率得到进一步提高。

随着场效应晶体管中半导体通道尺寸的减小，源极和漏极处金属-半导体界面的接触电阻增大，影响了器件性能。二维过渡金属二硫化物，如MoS₂等，已经被证实是超薄场效应晶体管的优良半导体。然而，在金属与二维过渡金属二硫化物的界面处存在异常高的接触电阻，因此，优化金属与二维半导体之间的相互作用至关重要。

近年来的研究表明，金属与多层过渡金属二硫化物间形成的范德华相互作用可实现良好的接触性能。然而，三维金属与单层二维过渡金属二硫化物之间的范德华相互作用尚未得到证实。

2019年3月20日，加州大学洛杉矶分校段镶锋和黄昱教授在Nature发表展望文章，就曾对二维原子层与其他维度的材料（如0D，1D或3D块体材料）之间的vdW集成给予高度评价和期望。

2019年3月27日，Rutgers University的Manish Chhowalla团队在单层MoS₂等多种二维半导体和3D金属电极之间实现了超纯范德华异质界面，并基于此实现了高迁移率的场效应晶体管，为二维半导体实现超薄电子器件带来了新的动力。

本文要点

1. 以金纳米电极包覆的10 nm厚的铟金属与单分子层MoS₂为对象，利用扫描透射电子显微镜成像证明了金属铟和二硫化钼间的范德华相互作用。

In/Au-MoS₂范德华接触丨Nature

2. 单层MoS₂的铟/金电极的接触电阻为3000±300欧姆，多层MoS₂为800±200欧姆。这些数值是在三维金属电极与MoS₂界面上观察到的最低值之一，使高性能场效应晶体管的迁移率高达到167±20 cm² V^-1 s^-1。

器件性能丨Nature

3. 该策略具有高度普适性，研究人员在NbS₂、WS₂、WSe₂等二维材料上也实现了低阻抗接触界面。

参考文献：

Yan Wang, Manish Chhowalla et al. Van derWaals contacts between three-dimensional metals and two-dimensionalsemiconductors. Nature 2019.

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1052-3