ウェーハスケールの均一性を持つ高移動度3原子厚半導体膜。

タイトル	ウェーハスケールの均一性を持つ高移動度3原子厚半導体膜。
著者紹介	カン・キブム、謝彩苑、黄陸傑、韓宜茂、黄斌顯、マク・キンファイ、キム・チョルジュ、デビッド・ミュラー、パク・ジウン
雑誌	自然
日付	04/01/2015
土居	10.1038/nature14417
はじめに	現代のエレクトロニクスとオプトエレクトロニクスの基盤は、半導体薄膜の大量生産に大きく依存している。膜厚を原子レベルのサブナノメートルスケールまで薄くすることは、超薄型でフレキシブルなエレクトロニクス、光起電力、ディスプレイ技術にとって大きな利点をもたらすが、シリコンやガリウムヒ素のような従来の半導体では困難なことであった。遷移金属ジカルコゲナイド（TMD）は優れた候補であり、優れた電気キャリア移動度を持つ安定した3原子厚の単分子膜を形成する。絶縁基板上に直接成長させることで、工業用途向けの高性能で原子レベルの薄さのトランジスタや光検出器の一括製造が容易になり、膜の転写が不要になる。さらに、TMDは、強い励起子効果、バンドギャップ調整、間接-直接バンドギャップ遷移、圧電性、バレートロニクスなどの高度なデバイス機能を可能にする特徴的な電子バンド構造を有している。このような利点があるにもかかわらず、一貫した空間均一性と高い電気的性能を有する単層TMD膜の大規模成長を達成することは、重要なハードルとして残っている。この研究では、二硫化モリブデン（MoS2）と二硫化タングステンの単層膜の高移動度、4インチ・ウェーハスケール膜の作製について詳述する。これらの膜は、革新的な有機金属化学気相成長法を用いて絶縁性の二酸化ケイ素基板上に直接成長させたもので、ウェハ全体にわたって卓越した空間的均一性を示した。このMoS2膜は、室温で30 cm² V-¹ s-¹、90 Kで114 cm² V-¹ s-¹の電子移動度を示し、位置やチャネルの長さにほとんど依存しない優れた電気的性能を示しました。これらの膜を利用して、99%のデバイス収率を誇る高性能単層MoS2電界効果トランジスタのウェーハスケール一括作製に成功した。さらに、垂直方向に積層したトランジスタ・デバイスのマルチレベル作製を実証し、3次元回路への道を開いた。この開発は、原子レベルで薄い集積回路の実現に向けた重要な進歩である。
引用	Kibum Kang, Saien Xie and Lujie Huang et al. ウェーハスケールの均一性を持つ高移動度3原子厚半導体膜... 2015.DOI: 10.1038/nature14417
エレメント	モリブデン (Mo) , 硫黄 (S) , タングステン（W） , ケイ素 (Si) , 酸素 (O) , ガリウム , ヒ素（As）
テーマ	蒸着プロセス
産業	エレクトロニクス , 太陽エネルギー , リサーチ＆ラボラトリー