Исследователи Национального университета Ян Мин Цзяотун (NYCU) совместно с TSMC решили ключевую проблему двумерных полупроводников: стандартное нанесение изолирующего диэлектрика на монослой дисульфида молибдена (MoS₂i) толщиной 0,7 нм повреждало его поверхность и создавало дефекты, рассеивающие электроны и снижающие подвижность.

Решением стал промежуточный эпитаксиальный слой алюминия на поверхности MoS₂, который при окислении превратился в атомарно тонкую прослойку оксида алюминия — буфер, защищающий канал и обеспечивающий равномерный рост основного изолятора из оксида гафния (HfO₂) сверху. Это позволило одновременно снизить утечки тока и сохранить высокую подвижность электронов, приближая 2D-материалы к массовому производству чипов на реальных подложках.

• Буферный слой оксида алюминия имеет толщину всего 0,42 нм
• На выходе получены короткоканальные транзисторы с эквивалентной толщиной оксида (EOTi) около 1 нм
• Крутизна характеристики полученных транзисторов составила 0,45 мСм/мкм
• Технология применена к MoS₂, выращенному методом CVDi (химического осаждения из газовой фазы), а не к эксфолиированным образцам, что важно для масштабируемого производства
• По словам 3DNews, главной проблемой оказалось не сами материалы, а их соединение: при слишком тесном контакте атомы диэлектрика и полупроводника начинают мешать стабильной работе устройства