据EurekAlert网4月22日消息，日本东京都立大学研究团队制备出过渡金属二硫化物（TMDC）的多层纳米结构，这些纳米结构在平面内连接形成多层面内异质结构，可用于制造高性能隧道场效应晶体管（TFET）。研究人员使用化学气相沉积（CVD）技术，从安装在基板上的堆叠晶面（掺杂铌的二硫化钼碎片）边缘生长出不同的TMDC多层纳米结构，使TMDC之间形成厚pn结，具有前所未有的高载流子浓度。相关研究成果发表在《ACS纳米》（ACS Nano）期刊上。
场效应晶体管（FET）是几乎所有数字电路中的重要部件，根据施加的电压控制电流。尽管金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）目前在市场上占据主导地位，但研究人员正在寻找下一代材料，以制造越来越高效、紧凑、功耗更低的器件。隧穿场效应晶体管（TFET）是一种很有前途的替代方案，它依赖于量子隧穿，使电子能够通过由于量子力学效应而看似无法通过的势垒。然而，真正实现这种技术仍然是一个挑战。
日本东京都立大学（Tokyo Metropolitan University，TMU）副教授Yasumitsu Miyata领导的研究团队专注于用过渡金属二硫属化合物（TMDCs）制造纳米结构，TMDCs是过渡金属和第16族元素的混合物，TMDC因其独特的财产而成为TFET的理想候选产品。研究人员在将单原子厚的晶体TMDC片层缝合在一起方面取得了显著的成功，现在他们已经将重点转移到多层TMDC结构上。利用化学气相沉积（CVD），他们可以从安装在衬底上的堆叠晶面边缘生长不同的TMDC，从而形成具有多层的平面内结。先前关于TMDC结的工作主要涉及堆叠在一起的单层，因为事实证明，在平面内结中难以实现TFET所需的高空穴和电子浓度。
在使用二硒化钨生长的二硫化钼验证了该技术后，研究人员转向了掺杂铌的二硫化钼，一种p型半导体。通过生长出未掺杂的二硫化钼（一种n型半导体）的多层结构，该团队在具有异常高载流子浓度的TMDC之间形成了厚的p-n平面结。他们还发现，该结表现出负微分电阻（NDR）趋势，这是隧道的一个关键特征，也是将这些纳米材料掺入TFET的关键第一步。值得注意的是，该团队的方法在大面积上是可扩展的，因此适用于电路制造。这一突破性的发展为现代电子的未来带来了巨大的希望，预计这些创新材料将进入各种应用。
