2D MoS₂是下一代集成电路(IC)晶体管的优秀候选沟道材料。然而，由于硫空位(VS)等空位缺陷的严重威胁，MoS₂的可靠性备受关注。评估空缺缺陷对MoS₂晶体管使用可靠性的影响至关重要，但由于难以系统地跟踪和分析服务环境中空缺缺陷的变化和影响，一直受到限制。

  有鉴于此，近日，北京科技大学张跃院士，张铮教授和廖庆亮教授（共同通讯作者）等建立了一个模拟引发剂来解析MoS₂中空位缺陷的演变及其对晶体管可靠性的影响。结果表明，在引发过程中，通过缓慢富集分离出1.3%以下的VS。超过1.3%的VS倾向于成对富集，超过3.5%的VS容易演化成纳米孔。沟道中电子掺杂的富集VS导致阈值电压(Vth)负漂移接近6 V，而扩展的纳米孔引发晶体管的Vth滚降和穿通。最后，本文提出了硫蒸汽沉积来限制VS的富集，并构建了可靠的MoS₂晶体管。本文的研究为破解和识别缺陷的影响提供了一种新的方法。

图1. MoS2中空位缺陷的演化示意图以及它们对晶体管可靠性的影响。

图2. MoS2中缺陷演化的诱导及影响。

图3. 空位缺陷演化的原子结构解析。

图4. 空位缺陷演化对MoS2 FET输运性质的影响。

图5. 抑制性能漂移和提高MoS2 FET的可靠性。

Deciphering Vacancy Defect Evolution of 2D MoS2 for Reliable Transistors

DOI: 10.1021/acsami.3c07806）

原文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c07806