合工大 陈萍、蒋阳,华中科技大学周兴AM:二维TbOCl栅介质实现高κ、宽带隙与本征稳定性统一
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2026-05-26 08:30
文章摘要
随着集成电路持续微缩,传统硅基器件面临短沟道效应等挑战,二维半导体材料被认为是后摩尔时代的重要候选,但其高性能晶体管的实现高度依赖高质量栅介质。本研究针对二维栅介质中高介电常数与宽带隙难以兼顾的问题,报道了二维TbOCl单晶纳米片栅介质。该材料兼具高κ值(12.5)、超宽带隙(约6.6 eV)和高击穿场强(11.9 MV cm⁻¹)。基于TbOCl的MoS₂场效应晶体管展现出优异的静电调控能力,亚阈值摆幅低至72 mV dec⁻¹,回滞窗口仅8 mV,栅极漏电流约10⁻¹³ A。器件在空气中存放超9个月仍保持稳定,源于其本征双重抗氧化机制。此外,基于该材料的反相器实现了快速开关行为。结论表明,TbOCl成功平衡了高κ、宽带隙与长期稳定性,为可靠二维电子器件提供了新的材料平台。
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