תעשיית המוליכים למחצה עומדת על צומת דרכים.במשך עשרות שנים, הסקאלה הבלתי פוסקת של טרנזיטים סיליקון - לאחר חוק מור - סיפקה הישגים אקספוננציאליים בביצועים ויעילות האנרגיה.אבל כאשר אנו ניגשים לגבולות היסוד של מיניאציית סיליקון, החוקרים פונים לחומרים חדשים כדי לקיים התקדמות.בין המועמדים המבטיחים ביותר הם חומרים דו-ממדיים (2D): גבישים אטומיים שמציגים חשמליים יוצאי דופן, אופטיים, תכונות מכניות, הן מהירות יותר, וגמישות, חומרים, יותר, יותר, חומרים מתקדמים יותר, יותר, יותר, חומרים מתקדמים, יותר, מאשר חומרים מתקדמים יותר, המאפשרים, חומרים מתקדמים יותר, יעילים יותר, מאשר חומרים מתקדמים יותר, יותר, יותר, יותר, יעילים יותר, יותר, יותר, יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר, חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר, יעילים יותר, יעילים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר, יעילים יותר, יעילים יותר, יעילים יותר, יותר, יעילים יותר, יעילים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר, המאפשרים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר חומרים מתקדמים יותר מאשר

מאמר זה חוקר את המגמות המתעוררות ב- 2D חומרים מבוססי טרנזיסטורים, מהמדע היסוד ועד פריצות דרך המחקר האחרונות.We לבחון את האזורים הפעילים ביותר של חדשנות - transition Metal dichalcogenides, van der Waals heterostructures, אלקטרוניקה גמישה ומעבר - ונדון במכשולים שיש להתגבר עליהם כדי להביא טכנולוגיות אלה מן המעבדה ל- fab.

מבוא לחומרים 2D

שני חומרים דו-ממדיים הם מוצקות גבישיות המורכבות משכבה אחת של אטומים.הקשת היא גרפן - מונוטרה של אטומים פחמן מסודרים בלחטיצ'ה דבש - מבודד לראשונה בשנת 2004 על ידי אנדרה גייים וקונסטנטין נובורובלוב, להרוויח אותם פרס נובל.הגילוי של Graphene עורר פיצוץ של מחקר לחומרים דקים אטומיים אחרים, אחד עם המאפיינים הייחודיים שלה היום, כולל 2D חומרים משפחתיים:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) Transition Metal dichalcogenides (TMDsua)FLT:1 - מוליכים למחצה עם טנגופול (למשל, MoS2, WS2, WSe2).
  • (ב) ⁇ (ב"ה) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ (ב"ג) ⁇ (ב"ג) ⁇ "ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0Silicene, Germanene, ו- stanenFLT) 1:1 - 2D אנלוגיות של סיליקון, גרמניה ו- tin עם הבטחה לאלקטרוניקה טופולוגית.

מה שהופך את החומרים האלה כל כך משכנעים עבור טרנזירים הוא הדקה האולטימטיבית שלהם - באופן קטי רק אחד לכמה אטומים עבה. in a קונבנציונלי סיליקון טרנזיטור, אזור התעלה עשוי להיות עשרות ננומטרים עבה, אשר הופך להיות בעייתי יותר ויותר בקנה מידה מתחת 10 ננומטרים בשל אפקטים קצרים ערוצים, זרמי דליפות ופיזור כוח.

תכונות שהופכות 2D חומרים אטרקטיביים עבור Transistors

מעבר לדיעה, כמה תכונות פיזיות להבחין בין 2D חומרים ממוליכים למחצה גדולים ולגרום להם להתאים במיוחד עבור טרנזיס הדור הבא.

מובילי ניידות והובלת

ניידות נשאית – המהירות שבה אלקטרונים או חורים עוברים דרך החומר תחת שדה חשמלי – היא מדד ביצועים ראשוני עבור טרנזיסטור. Graphene מתגאה באספניות איטרנסיביות מעל 200 ס"מ / Vs בטמפרטורת החדר, הרבה יותר גבוה מסיליקון.עם זאת, גרף אפס הנדסה מונעת ממנו לעבור, מה שהופך אותו ללא התאמה עבור לוגיקה טרנסיסטמין TMs 2D2 (באיכות טובה יותר) אבל עם 10Vp טובה יותר עם 10Vp) עם 102D2D2D יותר עם איכות טובה יותר (יותר טוב יותר ויותר) עם 10Vp) עם 10Vp TMs) עם 10.

אפקטים חשמליים ואפקטים קצרים

מכיוון עובי הערוץ הוא מינימלי, חומרים 2D מציעים הפיכה שער ליד-ידי, צמצום אפקטים קצרים כגון מחסום מואץ מכווץ ומתח מסף לגלגל-off.זה מאפשר טרנזירים עם אורך השער קטן כמו 1 nm כדי לתפקד FLT:0(מדע, 2016) veFLT:1 - הישג בלתי אפשרי עם סיליקון.

גמישות מכנית ושקיפות

חומרים מונוטרים יכולים להיות כפופים לרדיונים קטנים מאוד ללא שבר, מה שהופך אותם אידיאליים עבור אלקטרוניקה גמישה ולבושית. רוב מוליכים למחצה 2D הם גם שקוף אופטי, פתח יישומים בתצוגות דרך חלונות חכמים.

הנדסה מבנית

בניגוד למוליכים למחצה קונבנציונליים, אשר חייב להיות מתאים ל- lattice לשלב חומרים שונים, חומרים 2D ניתן לערעור באופן שרירותי באמצעות כוחות ואן דר וואל (vdW) המאפשרים בנייה של מבנים hetero עם ממשקים חדים אטומיים, שבו כל שכבה תורמת את תפקודם האלקטרוני או הפוטוגני שלה.

מגמות מתפתחות ב 2D חומרים מבוססי Transistors

מחקר על טרנזיסיסטים 2D מאיץ באופן דרמטי בעשור האחרון.צצו כמה מגמות נפרדות, כל אחת מהן מתייחסת לדרישות המכשיר או לדומיינים של יישומים שונים.

1 מעבר מתכת דיאליקוגנים (TMDs) עבור לוגיקה וזיכרון

מעבר מתכת dichalcogenides - תואמים של סוג MX2, שבו M הוא מתכת מעבר (Mo, W, Re) ו X הוא chalcogen (S, Se, Te) - הם המוליכים למחצה 2D ביותר עבור ערוצים טרנזיסטור. Molybdenum disulfide (MoS2) ו tungsten disenide) - הם הדוגמאות הבולט ביותר של להקות epgaic הם 1D2opo ישירות של ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

התקדמות חדשה כוללת:

  • (ב) [ה]התוצאה הגבוהה מ-S2 FETssherph: [ה] עם יחסים על פני 108 ו subthreshold נדנדה ליד הגבול התיאורטי של 60 mV/decade בטמפרטורת החדר, מושג באמצעות דיאלקטריות שער משופרות כמו h-BN או HfO2FLT:2(Nanoטכנולוגיה, 2014)
  • (FLT:0) מעגלים לוגיים משותפים 1FLT) באמצעות N-type MoS2 ו-p-type WSe2 כדי לבנות מופנים, שערי NAND, ותאים SRAM.
  • (FLT:0) ,Negative-al-resistance (NDR) ו- Tunneling TransistorsischeFLT:1 (TFET) בהתבסס על מבני דור הטרו, המציעים מדרונות תת-קרקעיים תלולים עבור פעילות אולטרה-נמוכה.
  • (FLT:0) זיכרון לא-volatile זיכרון 1FLT:1, כגון Transistors צף-gate ו- ferroelectric שדה-אפקט טרנזיסטורים (FeFET) המשלב ערוץ 2D Semiconductor עם ערימה של שער מבוזר או ferroelectric.

אתגר מתמשך אחד הוא השגת התנגדות מגע נמוכה בין ערוץ 2D לבין אלקטרודות מתכת. פער ואן דר וואלים יכול ליצור מחסום מנהרה, דה דירוג ביצועים. תוכניות מגע הרומן, כגון שימוש דו-תסמוט סמימט (Bi) או אנטימונומיה (Sb) כדי לגרום למדינות פערים מושרה מתכת בצורה מבוקרת, הראו התנגדות מגע מתחת ל -100 מיקרומטרליאלי (Bi) או אנטי-פול), 2021 (Sb) 1LT) 1 (Sb) 1:1 (Sb) כדי לגרום למדינות פערים ממונעים ממונעים ממונעים) ל-מסלולאריים ממונעים).

ואן דר וואלים Hetero Structures ו-Comosites Layered Composites

היכולת לערעור חומרים 2D שונים כמו לבנים בקנה מידה אטומי Lego העניקה לכיתה חדשה לחלוטין של מכשירים אלקטרוניים.במבנה VdW, כל שכבה ניתן לבחור למטרה מסוימת: ערוץ TMD עבור תכונות סמיכות, h-BN כמו שער דיאלקטרי, גרפן כאלקטרודה שקוף, ועוד TMD לחישה אור פליטה.

התפתחויות מפתח ב-Heterostructure-based Transistors כוללות:

  • (FLT:0) טרנסג'נדרים (VFETs) 1Felo:0) שבו זרמים נוכחיים חודרים אל השכבות.גאומטריה זו יכולה להשיג דשנים נוכחיות גבוהות מאוד ומהירויות מעבר מהירות על ידי קיצור אורך הערוץ לעובי האטומי של חומרי המחסום.
  • (ב)0)Graphene/h-BN/TMD GateOVAsFLT:1 המשלב ניידות גבוהה עם דליפה נמוכה, המאפשרת transistors עם מאפיינים תת-קרקעיים ליד.
  • (FLT:0) phototransistors ו- Light-emitting Transistirsph:1 שבו שכבה 2D אחת סופגת אור ועוד מספקת רווח חשמלי, השגת אחריות הרבה מעבר לפוטטקטים קונבנציונליים.
  • (FLT:0) ,Negative-capacitance TransistorsveFLT) 1:1 באמצעות חומרים ferroelectric 2D כגון CuInP2S6 כדי להפחית את התננדות מתחת 60 mV / decade, המאפשר מעבר במתחים נמוכים יותר.

הגמישות של ההרכבה VdW מאפשרת גם לחוקרים ללמוד פיזיקה בסיסית כמו moiré superlattices, מצבים טופולוגיים תואמים, ו condensation exciton - פנומנונה שיכול בסופו של דבר להוביל לפרדיגמות חישוביות חדשות לחלוטין.

3. גמישות ואלקטרוניקה

הדקות הקיצונית והגמישות המכנית של חומרים 2D הופכים אותם מתאימים באופן אידיאלי עבור אלקטרוניקה כי חייב להיותנד, למתוח, או להתאים משטחים מעוקלים. טרנזיסטורים גמישים המבוססים על MoS2 או גרפן הוכחו על פלסטיק, נייר, ואפילו תת-שכבות ביולוגיים. יישומים כוללים כתמים הקשורים לבריאות, אריזה חכמה, ומציגים נצפים.

התקדמות ב- 2D transistors כוללת:

  • (FLT:0) מהירות גמישה FETsFLT:1 עם תדרי חיתוך בטווח ג'יגהארץ, מושג באמצעות גיאומטריה מכשיר אופטימיזציה והנדסה זנים.
  • (FLT:0) מעגלים גמישים משולבים של מעגל 1:1 כולל שערי לוגיקה, אוספי טבעת, ומערך החיישן בנוי כולו מחומרים 2D על תת-שכבות פולימר.
  • (ב) ⁇ :0) ביוסנסורים בלתי אפשריים (FLT:1) אשר מזהים metabolites, ions, או biomolecules עם רגישות למטה לרמה של העובר, אשר ניתן על ידי יחס גדול משטח-to- כרכים של חומרים 2D.
  • (FLT:0) ,אנרגיה-הארבטינג מכשירים מ-II) כגון תאים פוטו-וולטאיים גמישים וגנרטורים תרמואלקטריים המשלבים 2D טרנזירים לניהול חשמל.

למרות ההפגנות הללו, האתגרים נשארים בייצור - גדול-שטחה, גידול אחיד של 2D סרטים על תת-שכבות גמישות עדיין קשה - וביכולת להגן על החומרים מפני חמצן ומלחות אחרונים אסטרטגיות כגון פצצת שכבת אטומית (ALD) של שכבות תחמוצת-תחמוצת-ת-תחמוצת-תחמוצת-ת-תחמוצת-ת-ת-ת ולחות עם סרטים עמידים בגז השתפרו באופן משמעותי.

2D חומרים ל- Beyond-CMOS Logic

מעבר לטראנסים של אפקט שדה קונבנציונלי, חומרים 2D נחקרים עבור מנגנוני מעבר חלופיים שיכולים לפורמול CMOS בטווח הארוך.

מנהרה שדה-אפרקט טרנזיסטור (TFET)

TFET משתמש במנהרה קוונטית-לפסית במקום הזריקה תרמית לשלוט נוכחית, המאפשרת תנודות תת-קרקעיות מתחת 60 mV / decade. 2D heterojunction TFET הוכיחו מדרונות תלולים של כ-20 mV / decade בטמפרטורת החדר, אם כי יחס הנוכחי על-offs עדיין צנועים באמצעות WS2 / Sn2SN2ST2STr; הוא השיג 20(R) 1R2Ft: 1R2N2Ftrv1R2ST2ST2St: LTs: 2R2St: LTs: 1R2N2N2N2F2n2n2Str 1R) הוא השיגההההההההההההההההההההההשיאים: 1R2F2F2F2F2n2n2n2FIRSTV / RLTs 1RIRSTR2FIRSTV / RLTs 1R) בטמפרטורה של 2RIRSTR2N2N2N2N2N2N2N2

המונחים: Transistors

2D חומרים עם הפיכה חזקה ספינ-אוביט (למשל, WTe2, NbSe2) ניתן להשתמש כדי להזריק, מניפולציות, לזהות זרמי ספינים. A 2D ספין שדה סובב טרנד transistor יאפשר פעולות לוגיות עם פיזור חשמל נמוך מאוד.למרות עדיין במחקר מוקדם, היכולת מהנדס ספין-חיים ארוכים ו coherence הופכת 2D פעמים למועמדים אטרקטיביים.

מכשירים עצביים ומתקדמים - ב-Memory

תופעות לוואי של חומרים 2D - כגון מעבר התנגדות ופלסטיות סינתטיות - סינפסות מלאכותיות נוירונים עבור מחשוב בהשראת המוח. מכשירים המבוססים על MoS2, h-BN, ו תחמוצת גרפן הראו עדכונים אנלוגיים, עלייה של פלסטיק תלוי תלוי, צריכת אנרגיה לספייק נמוך כמו כמה pmtoules.

5.הייצור והאינטגרציה מתקדמים

עבור 2D טרנזיסטורים לעבור מסקרנות מעבדה למציאות מסחרית, יש לפתח תהליכי ייצור מדרגים.יש לנקוט כמה גישות מבטיחות:

  • (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)Layer מעביר טכניקות הקצאה 1FLT) באמצעות שכבות שחרור מקריות וקלטות דבקות המאפשרות מחסניות vdW להיות מקובצי דיוק בטווח המיקרומטר.
  • (ב) גידול ישיר במכשיר תת-קרקעית 1 (FLT:0) על ידי טיהור ותנאי צמיחה לצמצום זיהום ותקציב תרמי.
  • <חזק>ההתערבות עם CMOS באמצעות heteroepitaxy, wfer אגורה, או שילוב מונוליטי 3D באמצעות עיבוד דלת-טמפרטורה (<400 ° C) שמשמר את האיכות החומרית 2D.

קונסורציה תעשייתית כגון תוכנית חומרים IMEC 2D וספינת הדגל של גרפן אירופית מפתחת באופן פעיל טכנולוגיות אלה, עם מספר מעגלים משולבים אבטיפוס הפגינו כעת בקנה מידה של 300 מ"מ.

אתגרים ו-Outlook עתידיים

למרות ההתקדמות יוצאת הדופן, יש להתגבר על מכשולים משמעותיים לפני ש- 2D חומרים מבוססי טרנזיסטורים יכולים להתחרות עם סיליקון באלקטרוניקה הזרם המרכזי.

גדול-Scale, High-Quality Synthesis

בעוד שצמיחה CVD של MoS2 ו גרפן התקדמה, הסרטים המתקבלים עדיין מכילים גבולות דגנים, פגמים נקודתיים ועובי שאינם אחידות. אלה ביצועים של המכשיר הדרגה והתשואות.שיטות לגידול סרטי 2D יחיד על פני אזורים גדולים נדרשים, אולי באמצעות ראיית אפיקסילי או תהליכים ממוססים.

התנגדות מגע ודיבור

כאמור, ממשק מתכת-2D הוא צוואר בקבוק מתמשך. מחסומים שטאקי ו-Fremi-level pinning Limit הנוכחי ההזרקה. Novel Contact Metallurgies, אלקטרוסטטי doping באמצעות שערי ionic, ו-PayPaling doping ממולקולות אורגניות הם כולם נחקרים, אבל לא התפתח פתרון אוניברסלי.

אינטגרציה של שער דיאלקטרי

דיאלקטריות גבוהות כמו HfO2 או Al2O3 אשר מופקדים על משטחים 2D לעתים קרובות סובלים מנקייה ירודה, המוביל לדלפה גבוהה.שימוש ב vdW dielectrics כמו h-BN נמנע בעיה זו אך עדיין לא ניתן לדרג את הגישות ההיברידיות - מונוטרה של h-BN ואחריו ALD מתכת oxide - מראה מבטיח תוצאות.

יציבות וגמישות

חומרים 2D רבים מידרדרים בתנאים מורכבים (למשל, זרחן שחור) אפילו TMDs יכול חמצון בטמפרטורות גבוהות. Encapsulation עם h-BN או ALD oxides עוזר, אבל אמינות ארוכת טווח תחת לחץ חשמלי נשאר מובן גרוע. Accelerated בדיקות וניתוח כישלונות נדרשים לעמוד בסטנדרטים מסחריים.

שילוב עם קיימות תשתיות

ייצור Semiconductor הוא מערכת אקולוגית של טריליון דולר המותאמות לסיליקון.הצגת פלטפורמה חומרית חדשה דורשת לא רק התקדמות ברמת המכשיר, אלא גם רטיוגרפיה מתאימה, גירוד, מחיקה ותהליכי מטרולוגיה. 2D חומרים הם לעתים קרובות רגישים לכימיקלים, נזק פלזמה וטמפרטורות גבוהות, הזנחה של זרימת תהליכים חדשים.

מסקנה

חומרים דו-ממדיים מייצגים את אחד הגבולות המרגשים ביותר במחקר מוליכים למחצה.הדקות האטומית שלהם, שליטה אלקטרוסטטית גבוהה, וגמישות לא מקבילה פותחה את הדלת לטרנסיסטורים שיכולים לפעול במגבלות של הסקאלה פיזית, תוך מתן גם מושגי מכשירים חדשים לחלוטין - החל מלבושים גמישים ועד שבבים עצביים עצביים.

כדי להיות בטוח, הדרך לשיווק הוא ארוך.גרי ייצור, התנגדות מגע, שילוב דיאלקטרי ובעיות יציבות להישאר עצום.עם זאת קצב ההתקדמות הוא מדהים.עם השקעה מתמשכת במדעי היסוד ופיתוח תהליכים תעשייתיים, transistors המבוססים על חומרים 2D עשויים להיות מרכיב הליבה של הדור הבא של טכנולוגיית המוליכים למחצה, משלימים או אפילו להחליף סיליקון ביישומים ספציפיים שבו הביצועים או הגמישות הם רב-התכליתיים.

עבור חוקרים ומהנדסים, להישאר מעודכן לגבי ההתפתחויות האלה הוא חיוני.העשור הבא כנראה יראה את המוצרים המסחריים הראשונים שמציעים טרנזיסטורים 2D - החל שבבים לוגיים אולטרה-יעילות למרכזי נתונים לתצוגה זוההה והשתלות רפואיות - בעידן של אלקטרוניקה שלא ניתן להעלות על הדעת רק לפני כמה שנים.