AlOxキャッピングによる二層MoSe電界効果トランジスタの電流密度と接触抵抗の改善

Improved Current Density and Contact Resistance in Bilayer MoSe Field Effect Transistors by AlOx Capping.

• Divya Somvanshi
• Emanuel Ber
• Connor Scott Bailey
• Eric Pop
• Eilam Yalon

抄録

将来のエレクトロニクス応用に向けて、原子レベルで薄い半導体が注目されており、化学気相成長（CVD）法で成長させたMoSなどの単層硫化物が注目されていますが、CVD成長させたセレン化物、特にMoSeの電気的特性についての報告があります。しかし、CVD成長させたセレン化物、特にMoSeの電気特性に関する報告は少ないのが現状です。ここでは、CVD法で成長させた単層(1L)と二層(2L)のMoSeの電気特性を比較した。2Lチャネルは1Lチャネルと比較して、接触抵抗（R）が20倍程度低く、電流密度が30倍程度大きくなっていることがわかりました。RはAlOxキャッピングによりさらに5倍以上減少し、トランジスタの電流密度を向上させることができます。全体的に、2LのAlOxキャッピングされたMoSeトランジスタ（〜500nmのチャネル長を持つ）は、比較的優れた電流密度（V=4Vで〜65μA/μm）、良好なI/I比>10、R~60kΩ・μmを達成しています。1Lデバイスの性能が弱いのは、処理と周囲への感度に起因しています。我々の結果は、直接的なバンドギャップを必要としないアプリケーションにおける改善された電子特性のためには、2L（または数層）が1Lよりも好ましいことを示唆しており、これは将来の2次元（2D）エレクトロニクスのための重要な発見である。

Atomically thin semiconductors are of interest for future electronics applications, and much attention has been given to monolayer sulfides, such as MoS, grown by chemical vapor deposition (CVD). However, reports on the electrical properties of CVD-grown selenides, and MoSe in particular, are scarce. Here, we compare the electrical properties of monolayer (1L) and bilayer (2L) MoSe grown by CVD and capped by sub-stoichiometric AlOx capping. The 2L channels exhibit ~20× lower contact resistance (R) and ~30× larger current density compared with 1L channels. R is further reduced by > 5× with AlOx capping, which enables improved transistor current density. Overall, 2L AlOx-capped MoSe transistors (with ~ 500 nm channel length) achieve relatively better current density (∼65 μA/μm at V=4 V), good I/I ratio > 10 and R ~ 60 kΩ∙µm. The weaker performance of 1L devices is due to their sensitivity to processing and ambient. Our results suggest that 2L (or few layers) are preferable to 1L for improved electronic properties in applications that do not require direct band gap, which is a key finding for future two-dimensional (2D) electronics.