Неорганические диэлектрики: свойства, применение и перспективы в микроэлектронике

Какие материалы относятся к неорганическим диэлектрикам. Каковы основные свойства и характеристики неорганических диэлектриков. Где применяются неорганические диэлектрики в современной электронике. Каковы перспективы использования новых неорганических диэлектриков в микро- и наноэлектронике.

Классификация и основные виды неорганических диэлектриков

Неорганические диэлектрики представляют собой широкий класс материалов, обладающих высоким удельным электрическим сопротивлением и способностью к поляризации в электрическом поле. К основным видам неорганических диэлектриков относятся:

• Стекла (кварцевое, боросиликатное, алюмосиликатное и др.)
• Керамические материалы (оксидная, нитридная, карбидная керамика)
• Минеральные диэлектрики (слюда, кварц, асбест)
• Неорганические полимеры (полисилоксаны, полифосфазены)
• Тонкие диэлектрические пленки (оксиды, нитриды, оксинитриды)

Каждый вид неорганических диэлектриков обладает уникальным набором свойств, определяющих области их применения в электронике и электротехнике. Рассмотрим подробнее основные характеристики и особенности наиболее распространенных неорганических диэлектриков.

Ключевые свойства и характеристики неорганических диэлектриков

Неорганические диэлектрики характеризуются следующими основными параметрами:

• Удельное объемное и поверхностное электрическое сопротивление
• Диэлектрическая проницаемость
• Тангенс угла диэлектрических потерь
• Электрическая прочность
• Рабочая температура и температура плавления
• Механическая прочность
• Химическая стойкость

Рассмотрим некоторые из этих характеристик подробнее.

Удельное электрическое сопротивление

Удельное объемное сопротивление большинства неорганических диэлектриков составляет 10^8 — 10^16 Ом·м. Для сравнения, у металлов эта величина порядка 10^-8 — 10^-6 Ом·м. Высокое удельное сопротивление обеспечивает хорошие изоляционные свойства материала.

Диэлектрическая проницаемость

Диэлектрическая проницаемость неорганических диэлектриков варьируется в широких пределах — от 3-4 для кварцевого стекла до 1000 и более для сегнетоэлектрических керамик. Этот параметр определяет способность материала к поляризации и накоплению заряда.

Электрическая прочность

Электрическая прочность характеризует способность диэлектрика выдерживать сильные электрические поля без пробоя. Для неорганических диэлектриков она может достигать 100-1000 МВ/м, что значительно превышает прочность газообразных и жидких диэлектриков.

Применение неорганических диэлектриков в электронике

Неорганические диэлектрики находят широкое применение в различных областях электроники и электротехники:

Подложки интегральных схем

Керамические материалы на основе оксида алюминия и нитрида алюминия используются в качестве подложек для интегральных схем благодаря хорошим теплопроводящим свойствам и согласованному с кремнием коэффициенту теплового расширения.

Диэлектрические слои в многослойных печатных платах

Стеклотекстолит и керамика применяются для изготовления многослойных печатных плат с высокой плотностью монтажа. Неорганические диэлектрики обеспечивают надежную изоляцию между проводящими слоями.

Конденсаторы

Керамические материалы с высокой диэлектрической проницаемостью (титанат бария, цирконат-титанат свинца) широко используются в производстве высокоемких керамических конденсаторов.

Изоляторы в силовой электронике

Стекло, керамика и минеральные диэлектрики применяются для изготовления высоковольтных изоляторов в силовых полупроводниковых приборах и установках.

Перспективные неорганические диэлектрики для микро- и наноэлектроники

Развитие микро- и наноэлектроники требует создания новых диэлектрических материалов с улучшенными характеристиками. Рассмотрим некоторые перспективные направления в этой области.

Диэлектрики с высокой диэлектрической проницаемостью (high-k)

Оксиды гафния, циркония, алюминия и их комбинации активно исследуются в качестве замены традиционного диоксида кремния в МОП-транзисторах. Они позволяют уменьшить толщину подзатворного диэлектрика без увеличения токов утечки.

Двумерные диэлектрики

Гексагональный нитрид бора (h-BN) и другие слоистые материалы рассматриваются как перспективные диэлектрики для создания гетероструктур на основе графена и других двумерных полупроводников.

Нанокомпозитные диэлектрики

Композиционные материалы на основе полимерной матрицы с неорганическими наполнителями позволяют сочетать гибкость полимеров с высокими диэлектрическими характеристиками неорганических материалов.

Методы получения и обработки неорганических диэлектриков

Существует несколько основных методов получения неорганических диэлектрических материалов:

• Плавление и литье (для стекол)
• Спекание порошков (для керамики)
• Выращивание монокристаллов
• Осаждение из газовой фазы
• Золь-гель технология

Выбор метода зависит от требуемых свойств и области применения материала. Например, для получения тонких диэлектрических пленок в микроэлектронике чаще всего используются методы осаждения из газовой фазы, такие как:

• Химическое осаждение из газовой фазы (CVD)
• Атомно-слоевое осаждение (ALD)
• Магнетронное напыление

Эти методы позволяют получать однородные пленки толщиной от нескольких нанометров до микрометров с хорошим контролем состава и структуры.

Проблемы и ограничения использования неорганических диэлектриков

Несмотря на широкое применение, неорганические диэлектрики имеют ряд ограничений:

• Хрупкость и низкая устойчивость к механическим нагрузкам (особенно для керамики и стекол)
• Сложность обработки и формирования сложных структур
• Высокие температуры обработки, что ограничивает совместимость с некоторыми технологическими процессами
• Наличие дефектов структуры, влияющих на электрические характеристики

Преодоление этих ограничений является важной задачей для дальнейшего развития технологии неорганических диэлектриков.

Сравнение неорганических и органических диэлектриков

Неорганические и органические диэлектрики имеют свои преимущества и недостатки. Рассмотрим основные различия между ними:

Характеристика	Неорганические диэлектрики	Органические диэлектрики
Термостойкость	Высокая	Низкая или средняя
Механическая прочность	Высокая, но хрупкие	Средняя, эластичные
Диэлектрическая проницаемость	От низкой до очень высокой	Обычно низкая
Технологичность	Сложная обработка	Легкая обработка
Стоимость	Обычно выше	Обычно ниже

Выбор между органическими и неорганическими диэлектриками зависит от конкретного применения и требований к материалу.

Заключение и перспективы развития неорганических диэлектриков

Неорганические диэлектрики играют важную роль в современной электронике и продолжают развиваться. Основные направления исследований включают:

• Разработку новых составов с улучшенными характеристиками
• Создание нанокомпозитных и гибридных материалов
• Совершенствование методов получения тонких пленок и наноструктур
• Изучение влияния размерных эффектов на свойства диэлектриков
• Интеграцию неорганических диэлектриков с новыми полупроводниковыми материалами

Развитие технологии неорганических диэлектриков открывает новые возможности для создания высокопроизводительных и энергоэффективных электронных устройств, что важно для дальнейшего прогресса в области микро- и наноэлектроники.

Органический неорганический диэлектрик — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Органические и неорганические диэлектрики, содержащие в своем составе гидроксильные группы, негидрофобны. Диэлектрики органические, неполярные, не содержащие кислорода в боковых цепях валентностей, гидрофобии.  [1]

Схема последовательного изготовления микросхемы с пересечением проводников на разных уровнях.  [2]

Сочетание органических и неорганических диэлектриков в многослойной структуре ( на разных уровнях) весьма перспективно.  [3]

Поскольку все органические и неорганические диэлектрики снижают электрическое сопротивление при повышении температуры, сохранение высоких электроизоляционных свойств связующего особенно важно для высокотемпературных тен-зорезисторов.  [4]

К ним относятся твердые органические и неорганические диэлектрики. К числу твердых диэлектриков относятся и такие, которые в процессе технологии изолирования из жидких превращаются в твердые, например, лаки и компаунды. Применяются для изоляции обмоточных проводов и кабелей, в качестве основного диэлектрика конденсаторов, служат волокнистой основой слоистых пластиков, подложкой слюдяной изоляции, для пазовой изоляции электрических машин и изоляции трансформаторов.  [5]

Какие материалы относятся к группе органических и неорганических диэлектриков.  [6]

В результате обработки плоских образцов различных органических и неорганических диэлектриков одним из перечисленных способов за счет захвата носителей на ловушки в диэлектрике образуются объемный и поверхностный заряды плотностью р и ст, а также может устанавливаться остаточная ( замороженная) поляризованность Ps. Характер кривых р ( х) и Ps ( x) и соотношение между р, ст и Р3 определяются структурой диэлектрика, из которого изготовлен электрет, и способом его получения.

 [7]

В результате обработки плоских образцов различных органических и неорганических диэлектриков одним из перечисленных способов за счет захвата носителей на ловушки з диэлектрике образуются объемный и поверхностный заряды плотностью р и а, а также может устанавливаться остаточная ( замороженная) поляризованность Ps. Характер кривых р ( х) и Ps ( x) и соотношение между р, а и Ps определяются структурой диэлектрика, из которого изготовлен электрет, и способом его получения.  [8]

Зависимость Я, при электротепловом пробое твердых диэлектриков от времени приложения напряжения ( а, толщины образна ( б и температуры ( в.  [9]

Механизмы электрохимического пробоя различаются и органических и неорганических диэлектриках.  [10]

Раствор № 3 содержит умеренное количество основных компонентов, довольно стабилен, может применяться для нанесения покрытий на органические и неорганические диэлектрики, имеет наибольшее распространение. В его состав ( как и растворов № 4 и 5) входит сильный стабилизатор — тиосульфат натрия, не снижающий производительности раствора. Раствор № 4 используют для получения металлопокрытий на пластмассах насыпью; стабильность его — 16 — 17 суток. Растворы № 5 и 6 применяют при нанесении покрытий на печатные платы. Раствор № 5 сохраняет стабильность при многократном корректировании до нескольких месяцев. Раствор № 6, состав которого разработан ИХХТ АН Литовской ССР, обладает более высокой стабильностью, чем раствор № 5, и позволяет при корректировании состава длительное время наносить плотные пластичные с сероватым оттенком покрытия толщиной до 20 — 25 мкм.  [11]

Магнитодиэлектрики представляют собой мелкодисперсные порошки низко-колрцитивных металлических ферромагнитных материалов, частички которых и: юли ]) уются друг от друга и связываются в единое целое с помощью различных органических и неорганических диэлектриков.  [12]

Зависимость Inpj. от 1 / 7 для диэлектрика с примесной электронной электропроводностью.  [13]

При толщине электрической изоляции 5 — — 10 мкм глубина приэлектродного слоя составляет 1 — 2 мкм. В органических и неорганических диэлектриках, используемых в технике, могут иметь место несовершенства структуры, такие, как примеси и дефекты. Электроны могут быть высвобождены из таких ловушек и переведены в зону проводимости нагревом, облучением светом, ионизирующим излучением, сильным электрическим полем. Такие механизмы генерации электронов и дырок обусловливают электронную электропроводность диэлектрика. Свободные электроны в сильных электрических полях могут образовываться и в результате ударной ионизации. Характерная зависимость удельного сопротивления диэлектрика с электронной электропроводностью показана-на рис. 5.7. На участке / уменьшение рг вызывается увеличением концентрации носителей заряда за счет ионизации ловушек. Этот участок называется областью примесной электропроводности.

На участке 2, где все ловушки ионизированы, увеличение сопротивления обусловливается торможением носителей заряда при их взаимодействии с совершающими тепловые колебания частицами, из которых построен диэлектрик. Наконец, на участке 3 энергия, которую получает диэлектрик при нагреве, достаточна для ионизации собственных частиц. Поэтому концентрация носителей заряда снова начинает расти, теперь уже с большей скоростью, и сопротивление снова начинает уменьшаться.  [14]

Связующее тензодатчика, предназначенное для передачи деформаций от исследуемой детали к проволоке, должно обеспечивать достаточную электрическую изоляцию проволоки тензодатчика от исследуемой детали. Известно, что все органические и неорганические диэлектрики в большей или меньшей степени снижают электрическое сопротивление при повышении температуры и действии влаги. Изменение изоляционных свойств связующего может привести к изменению сопротивления тензодатчика, так как под термином сопротивление тензодатчика понимается величина его электрического сопротивления, измеренная между выводными проводниками тензодатчика. 5 град Цельсия в секунду.

Разновидность – сталемит – стекло с дополнительной закалкой.

Применение: конструкционный материал, изоляция, световоды.

Ситаллы.

Промежуточное вещество между керамикой и стеклом. Содержание стекла – 5-10%, все остальное – поликристалл. Применение – подложки микросхем.

Керамика.

Состав как у стекла. Кристалл или поликристалл. Технология получения – как у стекла, но охлаждают медленней.

Конденсаторная керамика.

Изоляционная керамика.

 

Активные диэлектрики. Пьезо- и пироэффект. Электреты.

ПЬЕЗОДИЭЛЕКТРИКИ.

Пьезоэлектрический эффект – поляризация диэлектрика под действием механического напряжения. Им обладают сегнетоэлектрики – способные самоэлектризоваться под действием электрического поля.

Рисунок 60.

Структура доменная.

Области применения: кондесы для низких частот, если поляризация сохраняется надолго – устройство памяти.

Пьезокерамика приобретает соответствующие свойства после длительной выдержки в электрическом поле при высокой температуре. Керамика как поликристалл применяется до частоты 10 МГц, на более высоких частотах применяются монокристаллы кварца (SiO2). Кварцевый резонатор – аналог кондесатора. Размеры кварца на 32 МГц – порядка 10мм.

Применение: микрофоны, датчики, пьезотрансформатор.

 

Пироэлектрики.

Пироэффект – поляризация диэлектрика при однородном по объему нагревании или охлаждении. Всегда существует обратный пьезоэффект (электроколорический).

Применеие: датчики температур.

 

Электеты.

Твердые диэлектрики, длительно создающие электрическое поле после предварительной поляризации.

Делят по способу формирования заряда:

6. Термоэлектреты – электризуются электрическим полем при нагревании.

7. Фотоэлектреты – электризуются освещением. Область использования: барабаны для копировальной техники.

8. Радиоэлектреты – электризуются радиоактивным излучением.

9. Электроэлектреты – электризуются разрядом в смежном газе.

10. Трибоэлектреты – электризуются трением.

 

Современное состояние развития диэлектрических материалов. Диэлектрические материалы микроэлектроники и наноэлектроники.

Использование диэлектриков в микроэлектронике.

Форма: обычно пленочная.

Функции:

9. Пассивация поверхности полупроводника.

10. Защита от механических повреждений.

11. Стабилизация параметров.

12. Повышение радиационной стойкости.

13. Изоляция элементов друг от друга.

14. Изоляция затвора в МДП – структурах.

15. Маска при диффузии и эпитаксии.

16. В качестве активной области.

Требования:

11. Хорошая адгезия к полупроводнику, металлу и фоторезисту.

12. Механическая прочность.

13. Непроницаемость для нежелательных примесей.

14. Однородность слоя.

15. Химическая стойкость, в том числе к травлению.

16. Высокие диэлектрические свойства.

17. Необходимая диэлектрическая проницаемость.

18. Согласованность с материалом подложки (например, одинаковый ТКЛР)

19. Технологичность получения.

20. Простота обработки.

Основной материал: SiO2.

 

 

---

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  

---



Диэлектрик Ван-дер-Ваальса в виде пластины из неорганической молекулярно-кристаллической пленки

• Артикул
• Опубликовано: 21 декабря 2021 г.

• Кайланг Лю ¹ ,
• Бао Цзинь ¹ ,
• Вэй Хань ¹ ,
• Сян Чен ORCID: orcid.org/0000-0002-4802-9684 ² ,
• Пэнлай Гонг ^3,4 ,
• Ли Хуан ORCID: orcid.org/0000-0003-0741-4903 ³ ,
• Инхэ Чжао ¹ ,
• Лян Ли ORCID: orcid. org/0000-0002-6562-7838 ⁵ ,
• Санджун Ян ¹ ,
• Сяозун Ху ⁶ ,
• Цзюнюань Дуань ¹ ,
• Лисинь Лю ¹ ,
• Факун Ван ¹ ,
• Фувэй Чжугэ ORCID: orcid.org/0000-0003-3673-2257 ¹ и
• …
• Тянью Чжай ORCID: orcid.org/0000-0003-0985-4806 ¹  

Природная электроника том 4 , страницы 906–913 (2021)Процитировать эту статью

• 7360 доступов

• 49 цитирований

• 11 Альтметрический

• Сведения о показателях

Предметы

• Электронные устройства
• Электронные свойства и материалы
• Двумерные материалы

Abstract

Диэлектрики Ван-дер-Ваальса, такие как гексагональный нитрид бора, широко используются для сохранения внутренних свойств двумерных полупроводников в электронных устройствах. Однако изготовление этих материалов в масштабе пластины и их интеграция с двумерными полупроводниками является сложной задачей, поскольку их синтез обычно требует процессов механического расслоения или осаждения из паровой фазы. Здесь мы показываем, что высоко- 9Диэлектрик Ван-дер-Ваальса 0111 κ может быть создан на пластинах с использованием неорганической молекулярно-кристаллической пленки триоксида сурьмы (Sb ₂ O ₃ ), полученной путем термического осаждения напылением. Монослойные дисульфидмолибденовые (MoS ₂ ) полевые транзисторы на этой диэлектрической подложке обладают повышенной подвижностью электронов – от 26 см ²  В ⁻¹  с ⁻¹ до 145 см ^{2 9 0013   В −1 s −1 — и уменьшенный гистерезис кривой переноса по сравнению с использованием SiO ₂ подложка. MoS ₂ транзисторы, непосредственно управляемые пленкой Sb ₂ O ₃ могут работать при напряжении питания 0,8 В, коэффициенте включения/выключения 10 8 и подпороговом размахе 64 мВ dec −1 9 0013 в 300 K.}

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Соответствующие статьи

Статьи открытого доступа со ссылкой на эту статью.

• Атомные транзисторы на бесшовных поперечных переходах металл-полупроводник с длиной перехода менее 1 нм

  • Сынгук Сон
  • , Арам Юн
  •  … Сун-Ён Квон

  Связь с природой Открытый доступ 22 августа 2022 г.

• Рост нанолент теллура на h-BN для транзисторов p-типа со сверхвысокой подвижностью дырок

  • Пэн Ян
  • , Цзяцзя Чжа
  •  … Чаолян Тан

  Нано-микробуквы Открытый доступ 19 апреля 2022 г.

Варианты доступа

Подпишитесь на этот журнал

Получите 12 цифровых выпусков и онлайн-доступ к статьям

118,99 € в год

всего 9,92 € за выпуск

Узнать больше

Арендовать или купить это статья

Получите только эту статью до тех пор, пока она вам нужна

$ 39,95

Узнание больше

Цены могут быть облагаются местными налогами, которые рассчитываются во время оформления

Рис. O ₃ пленка через STED. Рис. 2: Диэлектрические свойства пленки Sb ₂ O ₃ . Рис. 3: MoS ₂ FET на подложке vdW Sb ₂ O ₃ . Рис. 4: Гистерезис MoS ₂ полевых транзисторов на подложках Sb ₂ O ₃ и SiO ₂ . Рис. 5: MoS ₂ FET с верхним затвором, использующие Sb ₂ O ₃ в качестве диэлектрика затвора.

Доступность данных

Данные, подтверждающие графики в этой статье и другие результаты этого исследования, можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу.

Ссылки

1. Радисавлевич Б., Раденович А., Бривио Дж., Джакометти В. и Кис А. Однослойный MoS ₂ транзисторы. Нац. нанотехнологии. 6 , 147–150 (2011).

   Артикул Google Scholar

2. Ли, Л. и др. Полевые транзисторы на черном фосфоре. Нац. нанотехнологии. 9 , 372–377 (2014).

   Артикул Google Scholar

3. Кан, К. и др. Высокоподвижные полупроводниковые пленки толщиной в три атома с однородностью в масштабе пластины. Природа 520 , 656–660 (2015).

   Артикул Google Scholar

4. Лю, Ю., Дуан, X., Хуанг, Ю. и Дуань, X. Двумерные транзисторы помимо графена и ТМДП. Хим. соц. Ред. 47 , 6388–6409 (2018).

   Артикул Google Scholar

5. Альярб, А. и др. Направленная эпитаксия непрерывно самоориентирующихся монокристаллических нанолент дихалькогенидов переходных металлов. Нац. Матер. 19 , 13:00–13:06 (2020).

   Артикул Google Scholar

6. Dean, C.R. et al. Подложки из нитрида бора для высококачественной графеновой электроники. Нац. нанотехнологии. 5 , 722–726 (2010).

   Артикул Google Scholar

7. Родс, Д., Чае, С. Х., Рибейро-Палау, Р. и Хон, Дж. Беспорядок в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах двумерных материалов. Нац. Матер. 18 , 541–549 (2019).

   Артикул Google Scholar

8. Ван, Л. и др. Одномерный электрический контакт с двумерным материалом. Наука 342 , 614–617 (2013).

   Артикул Google Scholar

9. Cui, X. et al. Многотерминальные транспортные измерения MoS ₂ с использованием платформы гетероструктур Ван-дер-Ваальса. Нац. нанотехнологии. 10 , 534–540 (2015).

   Артикул Google Scholar

10. Кадис, Ф. и др. Ширина экситонной линии приближается к однородному пределу в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах на основе MoS ₂ . Физ. X 7 , 021026 (2017 г.).

    Google Scholar

11. «>

    Цао Ю. и др. Нетрадиционная сверхпроводимость в сверхрешетках графена под магическим углом. Природа 556 , 43–50 (2018).

    Артикул Google Scholar

12. Lee, G. et al. Гибкие и прозрачные полевые транзисторы MoS ₂ на гексагональных гетероструктурах нитрид бора-графен. ACS Nano 7 , 7931–7936 (2013 г.).

    Артикул Google Scholar

13. Ли, Г.-Х. и другие. Высокостабильный MoS 9 с двойным затвором0113 2 Транзисторы в гексагональной оболочке из нитрида бора с управляемым затвором контактом, сопротивлением и пороговым напряжением. ACS Nano 9 , 7019–7026 (2015).

    Артикул Google Scholar

14. Сюэ, Дж. и др. Сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия ультраплоского графена на гексагональном нитриде бора. Нац. Матер. 10 , 282–285 (2011).

    Артикул Google Scholar

15. Декер, Р. и др. Локальные электронные свойства графена на подложке BN с помощью сканирующей туннельной микроскопии. Нано Летт. 11 , 2291–2295 (2011).

    Артикул Google Scholar

16. Ким, С. М. и др. Синтез многослойного гексагонального нитрида бора с большой площадью для получения высоких характеристик материала. Нац. коммун. 6 , 8662 (2015).

    Артикул Google Scholar

17. Chen, T. A. et al. Монокристаллические гексагональные монослои нитрида бора в масштабе пластины на меди (111). Природа 579 , 219–223 (2020).

    Артикул Google Scholar

18. «>

    Илларионов Ю. и др. Ультратонкие фтористокальциевые изоляторы для двумерных полевых транзисторов. Нац. Электрон. 2 , 230–235 (2019).

    Артикул Google Scholar

19. Ван, Л. и др. Эпитаксиальный рост монокристаллического гексагонального монослоя нитрида бора площадью 100 квадратных сантиметров на меди. Природа 570 , 91–95 (2019).

    Артикул Google Scholar

20. Свенссон, К. Уточнение кристаллической структуры кубического триоксида сурьмы, Sb ₂ O ₃ . Acta Кристаллогр. B 31 , 2016–2018 (1975).

    Артикул Google Scholar

21. Pereira, A.L.J. et al. Структурно-вибрационное исследование кубического Sb ₂ O ₃ под высоким давлением. Физ. B 85 , 174108 (2012).

    Артикул Google Scholar

22. Han, W. et al. Двумерные неорганические молекулярные кристаллы. Нац. коммун. 10 , 4728 (2019).

    Артикул Google Scholar

23. Zhou, Y. et al. Тонкопленочные Sb ₂ Se ₃ фотовольтаика с ориентированными одномерными лентами и доброкачественными границами зерен. Нац. Фотон. 9 , 409–415 (2015).

    Артикул Google Scholar

24. Wang, Y. et al. Ван-дер-ваальсовы контакты между трехмерными металлами и двумерными полупроводниками. Природа 568 , 70–74 (2019).

    Артикул Google Scholar

25. Лейт, Д. Дж. и др. Гистерезис в однослойных полевых транзисторах MoS ₂ . ACS Nano 6 , 5635–5641 (2012).

    Артикул Google Scholar

26. Лю Ю., Страдыньш П. и Вей С.-Х. Переход металл-полупроводник Ван-дер-Ваальса: слабое закрепление уровня Ферми позволяет эффективно настраивать барьер Шоттки. Науч. Доп. 2 , e1600069 (2016).

    Артикул Google Scholar

27. Амит И. и др. Роль ловушек заряда в работе атомарно тонких транзисторов. Доп. Матер. 29 , 1605598 (2017).

    Артикул Google Scholar

28. Ли, К.-Х. и другие. Атомарно тонкие p–n-переходы с ван-дер-ваальсовыми гетерограницами. Нац. нанотехнологии. 9 , 676–681 (2014).

    Артикул Google Scholar

29. Илларионов Ю.Ю. и др. Роль захвата заряда в полевых транзисторах MoS ₂ /SiO ₂ и MoS ₂ /hBN. 2D Матер. 3 , 035004 (2016).

    Артикул Google Scholar

30. McDonnell, S. et al. HfO ₂ на MoS ₂ методом атомно-слоевого осаждения: механизмы адсорбции и масштабируемость толщины. ACS Nano 7 , 10354–10361 (2013).

    Артикул Google Scholar

31. Li, W. et al. Однородные и сверхтонкие подзатворные диэлектрики κ для двумерных электронных устройств. Нац. Электрон. 2 , 563–571 (2019).

    Артикул Google Scholar

32. Датье И.М. и др. Уменьшение гистерезиса в транзисторах MoS ₂ с помощью измерения импульсного напряжения. 2D Матер. 6 , 011004 (2019).

    Артикул Google Scholar

33. Илларионов Ю.Ю. и др. Улучшенный гистерезис и надежность транзисторов MoS ₂ с высококачественным CVD-выращиванием и инкапсуляцией Al ₂ O ₃ . IEEE Electron Device Lett. 12 , 1763–1766 (2017).

    Google Scholar

34. Jung, Y. et al. Переносится через контакты как платформа для идеальных двумерных транзисторов. Нац. Электрон. 2 , 187–194 (2019).

    Артикул Google Scholar

35. Ли, Т. и др. Самородный оксидный диэлектрик под затвором с высоким κ для двумерной электроники. Нац. Электрон. 3 , 473–478 (2020).

    Артикул Google Scholar

36. Knobloch, T. et al. Пределы производительности гексагонального нитрида бора в качестве изолятора для масштабируемых КМОП-устройств на основе двумерных материалов. Нац. Электрон. 4 , 98–108 (2021).

    Артикул Google Scholar

37. Бритнелл, Л. и др. Полевой туннельный транзистор на основе вертикальных графеновых гетероструктур. Наука 335 , 947–950 (2012).

    Артикул Google Scholar

38. Ю, Л. и др. Фотоиндуцированное легирование в гетероструктурах графена и нитрида бора. Нац. нанотехнологии. 9 , 348–352 (2014).

    Артикул Google Scholar

39. Ву, К. А. и др. Двухтерминальная память с плавающим затвором и гетероструктурами Ван-дер-Ваальса для сверхвысокого отношения включения/выключения. Нац. коммун. 7 , 12725 (2016).

    Артикул Google Scholar

Скачать ссылки

Благодарности

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (21825103, 51727809 и 114), Китайским фондом естественных наук провинции Хубэй (2019CFA002) и Фондом аль Исследовательские фонды Центрального Университеты (2019kfyXMBZ018). Мы также признательны Аналитическому и испытательному центру Хуачжунского университета науки и технологии за характеристики и анализ ТЭМ. Вычислительное время частично поддерживается Центром вычислительной науки и техники Южного университета науки и технологий. Мы благодарим X. Ши (Хэбэйский университет) и Б. Дэн (Шэньчжэньский институт вычислительной науки и прикладных исследований) за плодотворные обсуждения теоретических расчетов. Мы также ценим вдохновляющие дискуссии с С. Ху и Ю. Цао (Сямэньский университет).

Информация об авторе

Авторы и филиалы

1. Государственная ключевая лаборатория обработки материалов и технологии штамповки и пресс-форм, Школа материаловедения и инженерии, Хуачжунский университет науки и технологий, Ухань, Китай

   Кайланг Лю, Бао Цзинь, Wei Han, Yinghe Zhao, Sanjun Yang, Junyuan Duan, Lixin Liu, Fakun Wang, Fuwei Zhuge и Tianyou Zhai

2. Центр нано- и гетерогенных материалов, Школа материаловедения и инженерии, Нанкинский университет науки и технологий, Нанкин, Китай

   Xiang Chen

3. Факультет физики Южного университета науки и технологий, Шэньчжэнь, Китай

   Penglai Gong & Li Huang

4. Ключевая лаборатория оптико-электронной информации и материалов провинции Хэбэй , Институт наук о жизни и экологическое развитие, Колледж физических наук и технологий, Хэбэйский университет, Баодин, Китай

   Пэнлай Гун

5. Институты физических наук и информационных технологий, Аньхойский университет, Хэфэй, Китай

   Liang Li

6. Центр зеленого катализа, Химический колледж, Университет Чжэнчжоу, Чжэнчжоу, Китай

   Xiaozong Hu

Авторы

1. Kailang Liu

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Bao Jin

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

3. Wei Han

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Xiang Chen

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Penglai Gong

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

6. Ли Хуан

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

7. Yinghe Zhao

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

8. Liang Li

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

9. Sanjun Yang

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

10. Xiaozong Hu

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

11. Junyuan Duan

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

12. Lixin Liu

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

13. Факун Ван

    Посмотреть публикации автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

14. Fuwei Zhuge

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

15. Tianyou Zhai

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Взносы

К. Л. и Т.З. задумал идеи. К.Л. и Б.Дж. разработали и провели большинство экспериментов под руководством Т.З. К.Л., Б.Дж. и Х.Х. поставил пленку. К.Л. и J.D. выполнили измерение спектра поглощения. П.Г. и Л. Х. выполнили расчеты из первых принципов. X.C., L. Li., S.Y. и Ф.З. помог проанализировать данные. К.Л., В.Х., Л. Лю. и Т.З. работал над изображениями с помощью всех остальных. К.Л. написал статью с участием всех авторов.

Автор, ответственный за переписку

Тянью Чжай.

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Дополнительная информация

Информация о рецензировании Nature Electronics благодарит Юрия Илларионова и других анонимных рецензентов за их вклад в рецензирование этой работы.

Примечание издателя Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Дополнительная информация

Дополнительная информация

Дополнительная информация Рис. 1–23 и таблицы 1–5.

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Эта статья цитируется

• Монокристаллический ван-дер-ваальсов слоистый диэлектрик с высокой диэлектрической проницаемостью

  • Цунконг Чжан
  • Тэн Ту
  • Хайлин Пэн

  Природные материалы (2023)

• Цеолитоподобные молекулы: перспективные диэлектрики для двумерных полупроводников

  • Лисинь Лю
  • Пэнъюй Ли
  • Тянью Чжай

  Материалы науки Китая (2023)

• Двумерные устройства и интеграция с кремниевыми линиями

  • Шуйюань Ван
  • Сяосянь Лю
  • Пэн Чжоу

  Природные материалы (2022)

• Атомные транзисторы на бесшовных поперечных переходах металл-полупроводник с длиной перехода менее 1 нм

  • Сынгук Сон
  • Арам Юн
  • Сун-Ён Квон

  Nature Communications (2022)

• Рост нанолент теллура на h-BN для транзисторов p-типа со сверхвысокой подвижностью дырок

  • Пэн Ян
  • Цзяцзя Чжа
  • Чаолян Тан

  Нано-микро письма (2022)

[PDF] Пентаценовые тонкопленочные транзисторы на неорганических диэлектриках: морфология, структурные свойства и электронный транспорт

• DOI:10. 1063/1.1525068
• Идентификатор корпуса: 122284053

 @article{Knipp2003PentaceneTF,
  title={Пентаценовые тонкопленочные транзисторы на неорганических диэлектриках: морфология, структурные свойства и электронный транспорт},
  автор = {Дитмар Книпп и Роберт А. Стрит и Александра Фёлкель и Джексон Хо},
  journal={Журнал прикладной физики},
  год = {2003},
  объем = {93},
  страницы = {347-355}
} 

• Д. Книпп, Р. Стрит, Дж. Хо
• Опубликовано в 2003 г.
• Физика, материаловедение
• Journal of Applied Physics

Сообщается о структурных и транспортных свойствах органических тонкопленочных транзисторов (TFT) с напылением пентацена, а также показано влияние условий осаждения различных неорганических диэлектриков. Были исследованы диэлектрики, совместимые с изготовлением на больших площадях, чтобы упростить создание недорогой электроники на стеклянных или гибких пластиковых подложках. Рентгеновская дифракция и атомно-силовая микроскопия показывают четкую корреляцию между морфологией и структурой высокополикристаллических пленок… 

Просмотр через издателя

huniv.hongik.ac.kr

Пентаценовые тонкопленочные транзисторы на совместимых затворных диэлектриках большой площади

• D. Knipp, D. Knipp, R. Street

• Материаловедение, Физика

• 2004

Морфология и электронный транспорт поликристаллических пентаценовых тонкопленочных транзисторов

• Д. Книпп, Р. Стрит, А. Фёлькель

• Физика

• 2003 900 04

Температурно-зависимые измерения тонкопленочных транзисторов выполнено, чтобы получить представление об электронном транспорте поликристаллического пентацена. Приборы были изготовлены с плазменным усилением…

Влияние пентацен-диэлектрического сродства на морфологию роста тонких пленок пентацена в органических полевых транзисторах

• Se Hyun Kim, M. Jang, Hoichang Yang, Chan Eon Park

• Материаловедение, физика

• 2010

Органические полевые транзисторы (OFET) изготавливаются путем нанесения тонкой пленки полупроводника на функционализированную поверхность диэлектрика SiO2. Химическая и морфологическая структура…

Влияние органических диэлектриков затвора на характеристики пентаценовых тонкопленочных транзисторов

• Д. Книпп, П. Кумар, А. Фелькель, Р. Стрит

• Физика

• 2005

90 978 Высокоподвижный тонкий пентацен с верхним затвором -пленочные транзисторы

• C. Newman, R. Chesterfield, M. Panzer, C. Frisbie

• Физика

• 2005

Обычной геометрией устройства для измерения электрических характеристик органических полупроводников является пленка органическая полевой транзистор (OTFT). В основном из соображений стоимости, удобства и…

Влияние молекулярной и микроструктуры поликристаллических тонкопленочных транзисторов на пентацен на характеристики устройств

• Horng-Long Cheng, Y. Mai, W. Chou, Li-Ren Chang

• Материаловедение

• 2007

Авторами были изготовлены тонкие пленки пентацена на полиметилметакрилате (ПММА) и на диэлектрических поверхностях из диоксида кремния с близкими поверхностной энергией и шероховатостью. На обоих…

Свойства, связанные с ростом пентаценовых тонкопленочных транзисторов с различными диэлектриками затвора

• A. Deman, M. Erouel, D. Lallemand, M. Phaner-Goutorbe, P. Lang, J. Tardy

• Материаловедение

• 2008

Влияние примесей и структурные свойства на стабильность устройства пентаценовых тонкопленочных транзисторов

• Д. Книпп, А. Бенор, В. Вагнер, Т. Мук

• Физика

• 2007

Влияние условий окружающей среды на электронный транспорт и стабильность устройств поликристаллический пентацен исследованы транзисторы. Электрические измерения in situ и ex situ…

Экологическая устойчивость и электронный транспорт пентаценовых тонкопленочных транзисторов

• D. Knipp, T. Muck, A. Benor, V. Wagner

• Физика

• 2006

909 78 Исследование органического тонкопленочного транзистора с полиметилметакрилатом в качестве слой диэлектрика

• Tsung-Syun Huang, Y. Su, Po-Cheng Wang

• Материаловедение

• 2007

Свойства органических тонкопленочных транзисторов (OTFT) на основе пентацена ) с полиметилметакрилатом (ПММА ) в качестве диэлектрического слоя. Концентрация ПММА составляла около 8 мас.% с…

Влияние диэлектрика затвора на морфологическую и электронную структуру пентаценовых пленок для применения в транзисторах

Сообщается о структурных и транспортных свойствах пентаценовых тонкопленочных транзисторов, показывая влияние температуры осаждения, скорости осаждения и подложки на структурный…

Тонкие пленки пентацена, осажденные молекулярным пучком, для применения в органических полевых транзисторах

• C. Dimitrakopoulos, Adam R.C. Brown, A. Pomp

• Физика, материаловедение

• 1996

Пленки пентацена, осажденные с помощью молекулярно-лучевого осаждения, были изготовлены и охарактеризованы в отношении структуры и морфологии с использованием рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии.…

Улучшено органический тонкопленочный транзистор производительность с использованием химически модифицированных диэлектриков под затвором

• D. Gundlach, C. Kuo, C. Sheraw, J. A. Nichols, T. Jackson

• Физика

  SPIE Optics + Photonics

• 2001

Мы сообщаем об использовании диэлектрика под затвором из диоксида кремния, химически модифицированного монослоями осажденного из паровой фазы октадецилтрихлорсилана (OTS) для улучшенного органического тонкопленочного транзистора (OTFT)…

Ultrath в органических пленках Выращен методом органического молекулярно-лучевого осаждения и родственными методами.

• С. Форрест

• Физика

  Химические обзоры

• 1997

Эта статья представляет собой обзор недавних достижений в области органических тонких пленок, выращенных в сверхвысоком вакууме или с использованием других методов осаждения из паровой фазы, и описывает наиболее важные работы, опубликованные в этой области с момента появления OMBD в середине 1980-х годов.

Тонкопленочные транзисторы и матрицы из аморфного кремния, изготовленные методом струйной печати — замените печатные маски на основе воска на место традиционной фотолитографии, были использованы для изготовления тонкопленочных транзисторов (TFT) из гидрогенизированного аморфного кремния. Особенности восковой маски с минимальным…

Независимый от температуры транспорт в высокоподвижных пентаценовых транзисторах

• С. Нельсон, Ю. Ю. Лин, Д. Гундлах, Т. Джексон

• Физика

• 1998

Механизм транспорта носителей заряда в органических полупроводниках пентацен исследуется с использованием структур тонкопленочных транзисторов. Изменение полевой подвижности с температурой различно…

Электронные процессы в органических кристаллах и полимерах

• M. Pope, C. Swenberg

• Physics

• 1999

Первое издание книги Pope and Swenberg’s Electronic Processes of Organic Crystals, опубликованное в 1982 году, стало классическим справочником в этой области. В нем содержится руководство по экспериментальным и родственным…

Низковольтные органические транзисторы на пластике, содержащие высокодиэлектрические изоляторы с постоянными затворами

• Dimitrakopoulos, Purusothaman, Kymissis, Callegari, Shaw

• Физика

  Наука

• 1999

Использовалась последовательность производственного процесса при комнатной температуре, которая позволила продемонстрировать высокоэффективные органические полевые транзисторы на прозрачных пластиковых подложках при низких рабочих напряжениях для органических устройств.