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吴燕庆教授团队在双层二硫化钼的高性能射频器件研究上取得进展

发布日期:2018-12-04    作者:     来源:     点击:

1114日,《自然•通讯》(Nature Communications)在线刊发了皇家赌场游戏吴燕庆教授课题组关于可拉伸高性能二硫化钼射频电子的研究成果。该论文标题为“Scalable high performance radio frequency electronics based on large domain bilayer MoS2”。我校为本论文唯一单位,皇家赌场游戏吴燕庆教授为论文通讯作者,光电学院博士生高庆国和张振丰为论文共同第一作者,其余作者包括课题组成员徐晓乐、宋健、李学飞。

二维半导体材料因其原子级的薄体和优异的载流子输运特性,在传感器、存储器以及逻辑应用等新兴的电子产品领域应用中受到极大的关注,其中具有代表性的是二硫化钼(MoS2)等二维过渡金属硫化物。已有研究表明,通过机械剥离制备的MoS2射频晶体管性能高,但难以批量规模化生产;基于化学气相沉积(CVD)生长的单层MoS2射频晶体管成本低、可扩展,但其性能远低于机械剥离的MoS2器件,而双层MoS2的载流子迁移率要高于单层,能够获得更高的性能,但是现阶段通过CVD方法生长的双层MoS2存在尺寸小、且迁移率较低的问题,限制了其器件性能。

90 nm器件的射频特性及柔性混频器

该研究中,吴燕庆教授课题组在熔融玻璃上制备出了具有高迁移率、大尺寸的双层MoS2,获得了晶畴尺寸达到200 μm、室温电子迁移率高达36 cm2V1s1的双层MoS2。研究发现,这种基于CVD生长的双层MoS2短沟道晶体管在300 K时能够提供427 μA μm-1的开态电流,在4.3 K时进一步提升为1.52 mA μm-1。此外,沟长为90 nm的晶体管的去嵌入前的非本征截止频率fT7.2 GHz,最大振荡频率fmax为23 GHz,该fmax为目前文献报道的二维半导体射频器件的最大值。同时在柔性PI衬底上实现了工作在GHz的混频器。该成果实现了高性能短沟道fmax射频晶体管,在未来的柔性电子通信领域有良好的应用前景。

依托皇家赌场官网装置,吴燕庆教授带领的微纳器件研究课题组积极致力于研究后摩尔微纳电子器件的设计与制备,包括逻辑器件、射频器件以及量子隧穿器件等,近五年来已有多项研究成果发表在Nature Nanotechnology、Nature CommunicationsAdvanced MaterialsACS NanoNano LettersIEEE Electron Device Letters等知名期刊上。该工作得到了国家自然科学基金委员会及我校等各类项目资助,并得到皇家赌场游戏实验平台的大力支持,以及武汉光电国家研究中心微纳加工平台、分析测试中心等单位的技术支持。


论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-07135-8