Mo$Te_2$/Mo$S_2$ 반 데르 발스 이종접합 기반의 터널링 전계효과 트랜지스터

Abstract

트랜지스터가 소형화 되면서 누설전류가 증가하고 트랜지스터의 전력소모는 큰 문제로 작용하게 되어 작은 동작전압을 갖는 터널링 트랜지스터가 큰 관심을 받게 되었다. 그러나 현재의 수준은 낮은 동작전류 및 점멸비를 갖고 있고 문턱전압 이하 스윙 특성도 추가 개선이 필요한 상황이다. 이런 단점 개선을 위해 2차원 반도체 물질이 효과적으로 사용될 수 있으며 2차원 반도체 물질은 $\dot{A}$ 단위의 얇은 층으로 이루어져 있어 채널로 적용 시 터널링 전류를 증가 시킬 수 있다. 또한 층수에 따라 밴드갭 조절이 가능해 터널링에 적합한 밴드갭을 얻을 수 있으며 댕글링 본드가 없어 트랩에 의한 소자 특성 저하를 막을 수 있다. 이 논문에서는 2차원 반도체 물질의 장점을 활용하여 터널링 전계효과 트랜지스터를 제작하여 전기적인 특성 향상을 이루고자 하였다. 먼저 n-타입의 이황화 몰리브덴과 p-타입의 이텔루르화 몰리브덴에 대해 XPS 분석을 하여 이종접합 시 밴드간 터널링에 우수한 구조를 갖는다는 것을 확인하였으며 소자 제작 시 두 물질을 이종접합하고 소스/드레인 영역에 각기 다른 금속물질을 접합하여 쇼트키 장벽을 낮춰 접촉저항을 줄이고 이텔루르화 몰리브덴의 양극성 특성을 억제시켰다. 그 결과 낮은 문턱전압 이하 스윙 및 높은 점멸비를 확인하였다. 본 논문을 통해 저전력 터널링 트랜지스터 소자 발전에 있어 2차원 소재가 효과적으로 적용 될 수 있다는 가능성을 제시하고자 한다.