Films semi-conducteurs de trois atomes d'épaisseur à haute mobilité et homogénéité à l'échelle de la tranche.

Titre	Films semi-conducteurs de trois atomes d'épaisseur à haute mobilité et homogénéité à l'échelle de la tranche.
Auteurs	Kibum Kang, Saien Xie, Lujie Huang, Yimo Han, Pinshane Y. Huang, Kin Fai Mak, Cheol-Joo Kim, David Muller, Jiwoong Park
Journal	Nature
Date	04/01/2015
DOI	10.1038/nature14417
Introduction	Les fondements de l'électronique et de l'optoélectronique contemporaines reposent largement sur la production à grande échelle de couches minces semi-conductrices. La réduction de l'épaisseur des films à l'échelle atomique, inférieure au nanomètre, présente des avantages significatifs pour l'électronique ultramince et flexible, la photovoltaïque et la technologie d'affichage, ce qui représente un défi pour les semi-conducteurs conventionnels tels que le silicium et l'arséniure de gallium. Les dichalcogénures de métaux de transition (TMD) sont d'excellents candidats, formant des monocouches stables de trois atomes d'épaisseur avec une mobilité supérieure des porteurs électriques. Leur croissance directe sur des substrats isolants facilite la fabrication par lots de transistors et de photodétecteurs très performants et atomiquement minces pour des applications industrielles, en éliminant le besoin de transfert de film. En outre, les TMD possèdent des structures de bandes électroniques distinctes qui permettent de réaliser des dispositifs avancés, tels que des effets excitoniques importants, l'ajustement de la bande interdite, des transitions indirectes à directes de la bande interdite, la piézoélectricité et la valleytronics. Malgré ces avantages, la croissance à grande échelle de films TMD monocouches présentant une uniformité spatiale constante et des performances électriques élevées reste un obstacle important. Cette étude décrit la création de films de disulfure de molybdène (MoS2) et de disulfure de tungstène monocouches à l'échelle d'une plaquette de 4 pouces et d'une grande mobilité. Ces films ont été produits directement sur des substrats isolants de dioxyde de silicium à l'aide d'une technique innovante de dépôt en phase vapeur par procédé chimique métallo-organique, présentant une homogénéité spatiale exceptionnelle sur l'ensemble de la plaquette. Les films de MoS2 ont démontré des performances électriques impressionnantes, avec des mobilités d'électrons de 30 cm² V-¹ s-¹ à température ambiante et de 114 cm² V-¹ s-¹ à 90 K, montrant une dépendance minimale à la position ou à la longueur du canal. En nous appuyant sur ces films, nous avons réussi à fabriquer par lots, à l'échelle de la plaquette, des transistors à effet de champ MoS2 monocouche très performants, avec un rendement de 99 %. En outre, nous avons démontré la fabrication multi-niveaux de transistors empilés verticalement, ouvrant la voie à des circuits tridimensionnels. Ce développement représente une avancée cruciale vers la réalisation de circuits intégrés atomiquement minces.
Citation	Kibum Kang, Saien Xie and Lujie Huang et al. High-mobility three-atom-thick semiconducting films with wafer-scale homogeneity. 2015. DOI : 10.1038/nature14417
Élément	Molybdène (Mo) , Soufre (S) , Tungstène (W) , Silicium (Si) , Oxygène (O) , Gallium (Ga) , Arsenic (As)
Thèmes	Procédés de dépôt
L'industrie	Électronique , Énergie solaire , Recherche et laboratoire

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