解锁二维半导体p型接触新路径，CIF助力客户成果登《Nano Letters》！

文章导读

国际知名学术期刊《Nano Letters》（ACS旗下顶级纳米科技期刊《纳米快报》）在线发表了关于二维半导体WSe?超低阻p型接触的突破性研究成果。该研究提出半导体 - 半导体范德华接触新策略，实现了WSe?器件高性能p型欧姆接触，为下一代二维CMOS 集成技术发展奠定重要基础。

   在这项科研工作中，客户团队选用了CIF公司提供的旋涂设备SC1，为实验样品的制备提供了关键技术支持！

科研攻坚：二维半导体p型接触的核心瓶颈

   二维半导体是后摩尔时代CMOS器件的重要候选材料，n型接触技术已日趋成熟，但p型接触始终受两大难题制约：传统金属沉积会引发金属诱导能隙态、缺陷诱导能隙态，导致费米能级钉扎，接触电阻居高不下；高功函数金属的高能沉积过程易破坏二维晶体结构，难以形成低缺陷的优质界面，成为二维CMOS 集成的关键卡脖子问题。

  针对实验中二维材料薄膜制备的严苛要求，CIF公司的旋涂设备为该研究提供了核心设备支持，在WSe?基器件的薄膜制备环节发挥了不可替代的作用：

1. 精准旋涂，保障薄膜均一性：仪器可实现高精度的旋涂工艺控制，为SnS接触层WSe?沟道层等关键薄膜的制备提供稳定工艺条件，确保薄膜厚度均匀、表面平整，为后续形成原子级洁净的范德华界面奠定基础。

2. 稳定可控，适配微纳器件制备：设备具备优异的运行稳定性和参数可调性，完美适配二维半导体微纳器件的制备需求，有效避免了工艺波动导致的薄膜缺陷，提升了器件制备的成功率和一致性。

3. 兼容CMOS工艺，贴合产业化需求：仪器的工艺设计与传统CMOS工艺高度兼容，与研究中提出的可规模化p型接触策略相契合，为该技术从实验室研究走向产业化应用提供了工艺适配性支撑。

    该研究提出 SnS 与 WSe?形成半导体 - 半导体范德华接触的新策略，有效抑制能隙态和费米能级钉扎，实现超低空穴势垒与395 Ω?μm的超低接触电阻；制备的60nm短沟道器件通态电流密度达 1.11 mA?μm?1，开关比超 101?，性能领先；该策略工艺简单、兼容 CMOS，为二维 p 型半导体接触及CMOS集成提供了实用路径。

原文图像

  图2. SnS与\(WSe_{2}.\)的接触特性 (a) 理想SnS-WSe?范德华结的示意图，显示了范德华间隙（\((~ 1.59 \AA)\)）和几何估计的最近Sn-W间距（\((~ 5.76 \AA)\)）。(b) \(SnS-WSe_{2}\)界面的STEM图像，用于直接测量Sn和W原子之间的距离（\((~ 5.7 \AA)\) 5.7 ?）。比例尺1nm。(c, d) 原始\(WSe_{2}\)（底部）和～1 nm SnS沉积后的\(WSe_{2}\)（顶部）的XPS光谱（Se 3d和W 4f）。\(2 HWSe_{2}-W 4 f_{5 / 2,7 / 2}\)（35.0、32.8 eV）和Se 3d \(3 ~d_{3 / 2,5 / 2}\)（56.0、55.1 eV）的特征峰位置在实验分辨率范围内保持不变，表明没有可检测到的界面反应和弱耦合的范德华接触。(e, f) 分别为体SnS和\(2L-WSe\)的DFT计算能带结构。(g) 接触前后的能带排列图：具有几乎对齐的价带（\((\Delta E_{V} ≈0)\)）和较大导带偏移的II型异质结，导致空穴在\(WSe_{2}\)中积累和接近零的空穴势垒。Conta.和Semic.分别为接触和半导体。

   图3. (SnS-WSe_{2}\)场效应晶体管的电学特性。（a）\(WSe_{2}\)场效应晶体管的示意图。（b）转移特性。在\(V_{DS}=-1\)和(L_{CH}=1\)/im条件下，\(I_{DS}-V_{GS}\)呈现增强型P型行为，且具有较高的\(I_{ON} / I_{OFF}\)比值，表明通过SnS接触实现了高效的空穴注入。（c）输出特性。在不同\(V_{GS}\)下的\(I_{DS}-V_{DS}\)曲线呈现线性行为，表明形成了欧姆接触（d）在100nm厚的\(SiN_{x}\)电介质上的欧姆SnS \(WSe\)场效应晶体管在不同温度下的典型\(I_{DS}-V_{GS}\)。（e）肖特基势垒提取。从阿伦尼乌斯曲线提取的16meV肖特基势垒高度证实了在SnS-WSe \(SnS-WSe_{2}\)接触处存在高空穴注入。（f）不同接触材料的器件之间\(I_{ON}\)和\(I_{ON} / I_{OFF}\)的统计比较证实，SnS接触的场效应晶体管具有优异的电学性能，表现出良好的欧姆接触特性。

   图4. 具有SnS接触的超低接触电阻\(WSe\)晶体管。(a) 在100 nm \(SiN_{x}\)上的SnS接触FET的总器件电(R_{TOT}\)（按宽度归一化）与\(L_{CH}\)的关系图，从中可以从y轴截距获得总接触电阻（\((2 R_{C})\)）(b) 用于\(WSe\) FET的最先进P型接触技术的基准测试，显示\(2 R_{C}\)作为二维载流子密度\(p_{2 D}\)的函数。绿色实线代表\(2 R_{C}\)的量子极限。(c) 短沟道SnS接触\(WSe\) FET \((L_{CH}=~ 60 ~nm)\)的\(I_{DS}-V_{DS}\)曲线。\(V_{GS}\)从10 V变为-40 V。插图：短沟道器件的SEM图像。比例尺：100 nm。(d) 文献中报道的具有各种接触技术的\(WSe\) FET的饱和导通态电流密（\((I_{ON})\)与\(L_{CH}\)的关系。