互补金属氧化物半导体技术的缩小规模在电子领域取得了突破，但更极端的缩小规模已经造成了器件性能的下降。一个关键的挑战是开发具有高介电常数、宽带隙和高隧道质量的绝缘体。

日前，来自武汉大学的研究人员发现，通过和理论计算相结合设计并通过范德华外延合成的二维单晶五氧化二钆可以同时表现出~25.5的高介电常数和宽带隙。即使在5 MV·cm−1的情况下，也能实现低至1 nm的理想等效氧化物厚度，以及约10−4A·cm−2的超低漏电流。由五氧化二钆门控的二硫化钼晶体管在0.5V的工作电压下表现出超过108和接近玻尔兹曼极限亚阈值摆动的高开/关比。我们还构建了具有高增益和纳米功耗的逆变器电路.

相关论文以题为“High-κ monocrystalline dielectrics for low-power two-dimensional electronics”发表在nature materials上。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41563-024-02043-3

图1 理论计算。

图2 二维 Gd2 O5 的生长和表征。

图3 二维 Gd2 O5 的介电和铁电特性。

图4 用于高性能 2D 晶体管的 Gd2O5 电介质。

本文来自微信公众号“材料科学与工程”。