近日，松山湖质料试验室研究员林生晃、张广宇和副研究员崔楠团队，结合武汉理工年夜学传授章嵩团队，立异性地开发了一种可印刷超薄氧化镓（GaOX）隧穿接触技能，体系展现了氧空位调控下的复合隧穿输运机制，并于多层二硫化钨（WS2）场效应晶体管中同时实现了高载流子迁徙率、低接触电阻与低势垒高度。相干结果发表在《极度制造（英文）》。
二维半导体质料于后摩尔时代集成电路成长中具备主要战略意义，但其器件机能持久受制在金属-半导体接触界面的肖特基势垒与费米能级钉扎效应。
针对于上述挑战，研究团队提出并验证了一种基在可印刷超薄GaOX隧穿层的二维晶体管接触工程新计谋。使用液态镓的自限氧化特征，团队制备出厚度约3.6 nm的超薄GaOX薄膜，并初次将其作为自动隧穿接触层运用在二维半导体器件。与传统六方氮化硼（hBN）等绝缘隧穿介质差别，该GaOX薄膜中可控引入的氧空位缺陷态显著缩窄了有用隧穿势垒宽度，从而于金属与WS2沟道之间构建了低势垒、高隧穿几率的载流子注入通道。
研究注解，GaOX隧穿接触的载流子输运并不是依靠单一隧穿机制，而是于电场与温度协同作用下，激活了由氧空位调控的复合隧穿输运机制，涵盖缺陷辅助隧穿、直接隧穿和Fowler-Nordheim隧穿的协同孝敬。这类怪异的混淆隧穿举动使器件同时实现了超低接触电阻（2.38 kΩ μm）、极低接触势垒（3.7 meV）以和创纪录的多层WS2电子迁徙率（296 cm2 V-1 s-1）。
此外，该GaOX隧穿层采用液态金属低温印刷工艺制备，与二维质料形成范德华集成界面，有用规避了费米能级钉扎问题，并揭示出优秀的年夜面积匀称性与器件不变性。该事情不仅阐了然超薄GaOX中氧空位于隧穿调控中的要害物理作用，也为低维电子器件中可范围化、低热预算的高机能接触工程提供了一条新的实现路径。
整体而言，该研究为隧穿接触从“被动绝缘层”向“功效化注入界面”的改变提供了新的物理图景与工艺范式，其低温、可印刷的GaOX制备工艺可为年夜面积集成、柔性电子与后端兼容制造提供新的技能思绪。
相干论文信息：https://doi.org/10.1088/2631-7990/ae51d2
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