ナノスケール材料：半金属と単層半導体の間の極めて低い接触抵抗

シリコンを超える先進的なエレクトロニクス技術には、チャネル材料と超低抵抗接触の両方を見つける必要がある。原子層二次元半導体は、高性能電子デバイスを実現する大きな可能性がある。しかし、金属誘起ギャップ状態（MIGS）に起因して、金属–半導体界面におけるエネルギー障壁（高い接触抵抗と低い電流伝送能力の根本的な原因となる）により、二次元半導体トランジスターの改善が制約されてきた。今回我々は、半金属であるビスマスと単層の遷移金属ジカルコゲニド（TMD）の間のオーミック接触について報告する。この接触では、MIGSが十分抑制されるとともに、ビスマスとの接触でTMDに縮退状態が自発的に形成される。我々はこの方法によって、単層MoS₂において、ゼロショットキー障壁高さ、123 Ω μmの接触抵抗、1135 μA μm⁻¹のオン状態電流密度を達成した。我々が知る限り、これら2つの値はそれぞれ、これまで記録された中で最低（接触抵抗）および最高（電流密度）である。我々はまた、MoS₂、WS₂、WSe₂を含むさまざまな単層半導体において、優れたオーミック接触を形成できることを実証する。今回報告した接触抵抗は、二次元半導体としては大幅な改善であり、量子限界に近づいくものである。今回の技術は、最先端の三次元半導体と肩を並べる高性能単層トランジスターの可能性を明らかにしており、さらなるデバイスの微細化とムーアの法則の延命を可能にする。

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