본문 바로가기 메뉴 바로가기

해외동향기술

미래산업을 창조하는 나노분야의 새로운 소식을 알려드립니다.
  • 정책/동향
  • 해외동향기술

새로운 2D 반도체에 대한 원자 질소 도핑 ndsl 상세보기

과학기술분류

전기/전자;재료

저자

KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

키워드

1. 2차원 재료,도펀트,질소,텅스텐 디설파이드,p형 반도체,도핑 기술,플라즈마 2. 2D material,dopant,nitrogen,WS2,p-type semiconductor,doping technology,plasma

등록일

20181130

NDSL OPENAPI

초록
단순하고 비파괴적인 제조 기술은 전자 산업을 변화시키는 데 필요한 보다 에너지 효율적인 2 차원 (2D) 필름의 제조를 도울 수 있다 (ACS Nano, 'Direct n- to p-type channel conversion in monolayer/few-layer WS2 field-effect transistors by atomic nitrogen treatment'). 텅스텐 디설파이드 (WS2)와 같은 원자적으로 얇은 2D 전이 금속 디칼코게나이드 (TMDC)는 유연성, 투명성 및 반도체 특성과 같은 현저한 물리적, 전자적 및 광전자적 특성을 나타낸다. 2D TMDC를 제조하는데 있어 상당한 진전이 있었지만, 그러한 2D 반도체의 초박형 특성은 단층 또는 수 층 TMDC 내에 도펀트를 도입하고 유지하기 위한 후속 활성화 어닐링과 함께 이온 주입과 같은 기술의 사용을 제한한다. 연구팀은 고도의 반응성 질소 (N)를 사용하는 혁신적인 기술을 개발했다. 원자 규모에서 WS2의 박막 내의 도펀트를 제어하기 위한 원자를 제공하고, 2D TMDC를 도핑하는 신뢰할 수 있는 방법을 보장한다. 현재 2D TMDC를 효과적으로 도핑할 수 없다는 것이 현재 반도체 업계에서 사용되는 제조 기술을 사용하여 전계 효과 트랜지스터와 같은 에너지 효율적인 소자를 개발하는 것을 방해하고 있다. WS2와 같은 TMDC는 전형적으로 n 형 반도체이며, 현재 p 형인 원자 두께가 얇은 TMDC를 제조하는 신뢰할 만한 방법이 없다. 이는 2D TMDC 소자가 필수적으로 CMOS 기술을 사용하여 제조된 전계 효과 트랜지스터 (FET) 인 n 형 CMOS-FET를 기반으로 한다는 것을 의미하므로 특히 까다롭다. p 형 2D TMDC 기반 CMOS-FET를 만드는 효과적인 방법의 부재는 차세대 전자 장치, 광전자 장치 및 청정 에너지 기술의 생성을 제한한다. 따라서 연구팀은 이온 주입이나 플라즈마 주입과 같은 현재의 도핑 기술과 달리 원자 질소를 두드러진 구조적 손상없이 2D TMDC 기반 CMOS-FET에서 효과적인 p 형 도핑을 만들 수 있다고 보았다. 원자 N을 생성하기 위해, 그들은 세라믹 공동에서 이온화된 원자 N을 생성하기 위해 플라즈마를 사용하고, 질소 원자를 유지하기 위해 전기장을 인가하여 N 원자를 300 ℃로 가열된 WS2 샘플과 반응시켰다. N의 높은 화학적 활성과 낮은 운동 에너지는 황 원자를 대체하고 W-N 화학 결합을 형성함으로써 WS2에서 단층 또는 수 층 깊이의 구조에 변형을 도입했다. 이것은 원자 규모에서 도펀트를 제어하는​​데 이상적이라고 판명되었다. 분자 화학 흡착, 물리 흡착 및 질소 플라즈마 도핑과 같은 TMDC의 다른 도핑 방법과는 달리, 현재 개발된 방법은 TMDC 층에 손상을 주지 않으면서 황을 질소로 대체하여 황을 대체 자리에 도입한다. 연구팀의 연구는 2D 반도체 TMDC 기반의 초 저전력 로직 회로 및 스마트 센서와 같은 차세대 전자 및 광전자 기술의 개발을 가속화하는데 도움이 될 수 있을 것이다.