新型超薄电极材料：向下一代半导体迈进一步

编译来源：EurekAlert

为了实现在电影中经常看到的人工智能系统和自动驾驶系统，在日常生活中，作为计算机大脑的处理器必须能够处理更多的数据。然而，作为计算机处理器基本组件的硅基逻辑器件具有局限性，因为随着小型化和集成化的进步，处理成本和功耗也在增加。

为了克服这些限制，韩国科学技术研究院正在对基于原子层水平非常薄的二维半导体的电子和逻辑器件进行研究。然而，与传统的硅基半导体器件相比，在二维半导体中通过掺杂来控制电性能更加困难。因此，实现具有二维半导体的各种逻辑器件在技术上是困难的。

韩国科学技术研究院（KIST;校长：Seok-jin Yoon）宣布，由光电材料与器件中心的Do Kyung Hwang博士和昆山国立大学物理系的Kimoon Lee教授领导的联合研究小组（校长：Jang-ho Lee）已成功实施基于二维半导体的电子和逻辑器件，其电气性能可以通过开发新的超薄电极材料（Cl-SnSe₂）自由控制。

来源：韩国科学技术研究院（KIST）

通过抑制费米级引脚现象，显著提高了2D半导体器件的性能，有望加速人工智能系统小型化等下一代系统技术的商业化。

了解二维（2D）材料中热量的传播对于确定其在未来纳米电子器件热管理中的能量收集中的潜力至关重要。Cl-SnSe₂是一种有前途的2D材料，具有理想的性能和相对较高的电子迁移率。它已经在场效应晶体管（FET）中表现出优异的性能，并且被广泛应用于相变存储器和光电器件，并有人提出它是热电应用的理想层状材料。

联合研究小组能够使用二维电极材料Cl掺杂的二硒化锡（Cl-SnSe₂）选择性地控制半导体电子设备的电性能。由于费米级引脚现象，它们仅表现出N型或P型器件的特性，因此很难实现与传统二维半导体器件互补的逻辑电路。相比之下，如果使用联合研究小组开发的电极材料，则可以通过最小化半导体界面的缺陷来自由控制N型和P型器件的特性。换句话说，单个设备同时执行N型和P型设备的功能。因此，无需分别制造N型和P型器件。通过使用该器件，联合研究团队成功实现了高性能，低功耗，互补逻辑电路，可以执行NOR和NAND等不同的逻辑操作。

黄博士表示，“这一发展将有助于加速人工智能系统等下一代系统技术的商业化，由于传统硅半导体器件的小型化和高集成度造成的技术限制，这些技术很难在实际应用中使用。”他还预计，“所开发的二维电极材料非常薄，因此，它们具有高透光率和柔韧性，可用于下一代柔性和透明的半导体器件。”