Гетероструктуры 2D-полупроводник/фторид на кремнии для наноэлектроники

К настоящему времени возникли препятствия фундаментального плана, затрудняющие дальнейшую миниатюризацию транзисторных элементов микроэлектроники, в частности высокий уровень паразитного туннельного тока и короткоканальные эффекты. Настоящий проект ориентирован на решение комплекса физических и технологических вопросов, связанных с созданием нового класса полевых транзисторов, особенностью которого является применение так называемых двумерных, или 2D-, полупроводников (MoS2, MoSe2, MoTe2 и др.) и обладающего уникальными диэлектрическими свойствами фторида кальция (CaF2). Приборы указанного класса имеют значительный потенциал миниатюризации (скейлинга) и призваны стать заменой стандартному полевому транзистору с изолированным затвором, что позволит существенно повысить число элементов на единицу площади чипа. Параллельно будут изучены процессы токопереноса в гетероструктурах типа MoS2/CaF2/Si(111) как в продольном (по 2D каналу из MoS2), так и в поперечном (сквозное туннелирование) направлениях с учетом особенностей транспорта через кристаллический диэлектрик. Будет также исследована зависимость проводимости и других транспортных свойств канала от количества монослоев 2D материала. Отдельно предстоит изучить роль дефектов кристаллического слоя в сквозном переносе заряда через диэлектрик и проанализировать различные пути снижения их концентрации. Тем самым, будут получены новые данные по электрофизическим свойствам гетероструктур на основе 2D полупроводниковых материалов и ультратонких слоев фторидов, включая влияние эффекта поля на проводимость канала. Кроме того, будет опробован ряд моделей, позволяющих в общем случае рассчитывать туннельные токи в системах с кристаллическими диэлектриками. Важным прикладным результатом должно явиться создание прототипа работающего прибора – транзистора на кремнии с двумерным каналом (MoS2 или др.) и изолирующим слоем фторида – характеристики которого будут привлекательны для дальнейшего использования предложенного в проекте подхода при разработке элементной базы нового поколения.