【器件论文】超薄氧化镓作为二维 MOSFET 的双面钝化层与导电丝接触和替代栅极电介质

        由韩国首尔大学的研究团队在学术期刊 Small 发布了一篇名为 Ultrathin Gallium Oxide as Both Surface Passivation Layer with Conductive Filament Contacts and Alternative Gate Dielectric for 2D MOSFETs（超薄氧化镓作为二维 MOSFET 的双面钝化层与导电丝接触和替代栅极电介质）的文章。

摘要

        二维半导体器件在暴露于环境分子和污染物时会发生显著退化，因此需要有效的钝化技术来保护接触区和沟道。本研究中，通过挤压印刷技术从液态镓中制备超薄非晶镓氧化物（GaO_X）层，并将其与二维二硫化钨（WS₂）沟道集成，作为 WS₂/GaO_X 场效应晶体管的表面钝化层（带导电丝接触）及替代栅极绝缘层。超薄 GaO_X 双层栅极绝缘层展现出高临界电场（≈7.9 MV cm⁻¹）和适中的介电常数（3.1）。通过在接触区域的超薄 GaO_X 双层内不可逆电形成 CF，建立了与 GaO_X 钝化沟道的电气接触；这些双层同时作为栅极和沟道区域的绝缘钝化层。该器件展现出优异的电学特性，包括良好的电流饱和、低亚阈值摆幅（66.6–70.0 mV dec⁻¹）和超低滞后（0.10–0.12 V），且在常温常压下长期储存后性能无衰减。此外，将超薄 GaO_X 与 WS₂ 集成，可利用顶部和背面栅极作为输入实现可重构双输入逻辑运算（OR, AND）。本研究强调了超薄且可打印的 GaO_X 层作为二维纳米电子学中替代介质和钝化应用关键组件的潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/smll.202410420