湖南大学利用超掺杂新方法研制出高性能p型二维半导体晶体管

6月12日，湖南大学段曦东教授研究团队提出了一种基于栅极驱动的能带调控超掺杂新方法，并在此基础上制备出高性能p型二维半导体晶体管，为未来高性能二维电子器件的开发提供了新思路。相关研究成果发表在《科学》期刊上。

二维半导体具有原子级厚度、优异的短沟道效应抑制能力和出色的电学特性，成为突破硅基技术瓶颈的候选技术路线。然而，由于有效掺杂困难，高质量p型二维半导体器件制备成为二维半导体产业化的瓶颈。对此，研究团队基于单层二硫化锡与双层二硒化钨构建了具有III型能带排列的范德华异质结构，并利用栅极电压精确调控层间电荷转移，实现了每平方厘米1.49×10¹⁴空穴浓度的超掺杂，突破传统介质电击穿所限制的静电掺杂极限5倍。在此基础上，研究团队成功制备出高性能p型二维晶体管，其接触电阻低至0.041千欧姆·微米，开态电流密度高达2.30毫安培每微米，创下了行业纪录。该研究解决了二维材料p型掺杂难的问题，为二维半导体器件制备提供了全新的掺杂调控方法，有望推动后摩尔时代电子器件的发展。