南京大学王欣然教授、施毅教授带领海内独做团队，通过增强半金属与二维半导体界面的轨道杂化，将单层二维半导体MoS2构兵电阻降低至42Ω·μm南京家教超出了以化学键结合的硅基晶体管构兵电阻，并凑近实际量子极限。该成果解决了二维半导体操纵于高性能集成电路的关键瓶颈之一，以“Approachthequantumlimitintwo-dime南京大学家教nsionsemiconductorcontact为题，2023年1月11日在线发表于Natur期刊，南京家教论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05431-4
硅基集成电路在曩昔60多年一贯沿着摩尔定律的猜测，朝着更小晶体管尺寸、更高集成度和更高能效的方向成长。但是，由于量子效应和界面效应的制约，硅基器件大学生家教的微缩化已经凑近极限。最新的海内器件与系统路途图南京大学家教（IRDS猜测，2nm技术节点以下，以MoS2为代表的二维半导体将取代硅成为持续摩尔定律的新沟道材料。
金属-半导体欧姆接触是实现高性能晶体管的环节，出格是先进工艺节点下。守旧硅基器件把持离子注入对接触地域履行高浓度搀杂，通过构兵与沟道界面的化学键实现欧姆接触，其构兵电阻约为100Ω·μm由于原子级厚度，二维半导体与高能离子注入工艺不兼容，必要生长全新的欧姆接触技术。与硅相比，二维半导体存在自然的范德华间隙，金属与半导体界面的波函数杂化耦合较弱，因此实现超低构兵电阻具有很大的挑衅，这也是长久以来限制二维半导体高性能晶体管器件的关键瓶颈之一。
面对上述挑衅，独做团队提出了轨道杂化增强的新策略，单层MoS2晶体管中实现了目前最低的构兵电阻42Ω·μm首次低于硅基器件并凑近实际量子极限。团队首先通过第一性原理计算，半金属S南京大学家教b中发现了一个特殊的0112面，具有较强的z方向原子轨道散布，即使存在范德华间隙仿照照旧与MoS2具有较强的原子轨道堆叠，导南京家教致金属-半导体能带杂化，大幅汲引电荷转移和载流子注入效率。进一步计算发明，该策略对于其他过渡金属硫族化合物半导体（如WS2MoSe2WSe2具有普适性。实施上，团队生长出超低温蒸镀工艺在MoS2上实现了Sb0112薄膜的制备，经由过程X射线衍射和扫描透射电子显微镜考证了Sb薄膜的取向，战与MoS2之间的理想界面。基于该工艺，团队制备了MoS2晶体管器件，发明Sb0112面与MoS2平匀构兵电阻比Sb0001面低3.47倍，平匀电流密度提拔38%充分证实了Sb0112构兵对器件性能的较着汲引感化。大规模晶体管阵列的统计功效表白Sb0112打仗的各类性能参数呈现优良的均一特性，有望操纵于二维半导体的集成规模化制造。由于构兵电阻的下降，20nm沟道长度的MoS2晶体管在1V源漏电压下呈现电流饱和特征，开态电流高达1.23mA /μm比之前的记录前进近45%跨越了相同节点的硅基CMOS器件，并满足IRDS对1nm节点逻辑器件的性能需要。Sb0112构兵提醒进去的精良电学性能、稳定性和后端兼容性证明该技术有望成为二维电子器件的核心技巧。
该使命由南京大学、东南大学、南京工业大学、湖南大学和美国斯坦福大学共同实现。南京大学王欣然教授、施毅教授和东南大学王金兰教授为论文共同通讯作者。该研究得到国家造作科学基金、国家重点研发打算、江苏省前沿引领技术底大学生家教子研究专项等资助，战南京大学微建造与集成工艺中间的大力撑持。连年来，王欣然教授课题组聚焦二维半导体材料与器件技术，大面积单晶材料成长(NaturNanotech.,16,12012021;Nature,605,692022超薄介质集成(NaturElectron.,2,5632019三维异质集成(NaturNanotech.,16,12312021等方向失掉多项重要进展，2022年荣获第四届“科学试探奖”并获批国家造作科学基金创新研究个体名目。