在过去的几十年里，全世界的电子工程师和材料科学家一直在研究各种材料制造晶体管的潜力，晶体管是电子设备中放大或切换电信号的设备。二维（2D）半导体被认为是制造新型电子器件的特别有前途的材料。
尽管这些材料具有优势，但在电子产品中的使用在很大程度上取决于它们与高质量电介质、绝缘材料或电流不良导体材料的集成。然而，这些材料很难沉积在2D半导体基板上。
南洋理工大学、北京大学、清华大学和北京量子信息科学院的研究人员最近展示了单晶锶滴定率的成功集成，这是一种高-魏 钙钛矿氧化物，具有2D半导体，使用范德华力。他们发表在《自然电子》上的论文可能为开发新型晶体管和电子元件开辟新的可能性。
“我们的工作主要受到2016年《自然材料》杂志上发表的一篇论文的启发，”开展这项研究的两位研究人员王晓仁肖（WangXiaoRenshaw）和艾伦·简阳（AllenJianYang）告诉TechExplorer。“本文介绍了一种独立式钙钛矿单晶薄膜的智能方法，这种薄膜通常被视为易碎陶瓷，但具有丰富的功能。这种方法提供了在任意基底上转移这些材料并将其与各种材料集成的机会。”
SrTiO3是最有前途的钙钛矿氧化物之一，具有极高的介电常数。然而，人们发现，将钙钛矿氧化物与具有不同原子结构的材料相结合几乎是不可能的。
“传统上，单晶钙钛矿氧化物和2D层状半导体之间的晶格失配阻碍了高质量氧化物覆盖层的外延生长，”Renshaw和Yang解释道。此外，单晶钙钛矿氧化物的生长条件（涉及高温和氧气气氛）对2D层状半导体有害。然而，在我们的范德华积分过程中，钙钛矿氧化物生长在晶格匹配的氧化物衬底上，然后在室温下转移到2D层状半导体上
王仁肖（Renshaw Wang）、杨（Yang）和他们的同事此前进行了几项研究，重点是氧化物和二维电子器件的生长技术。在之前工作成果的基础上，他们开始尝试将-魏 钙钛矿氧化物和2D层状半导体可制造高性能晶体管。
为了实现这一目标，研究人员将-魏 水溶性牺牲层上的钙钛矿氧化物。随后，他们将钙钛矿氧化物从该层中剥离出来，并使用弹性载体（即聚二甲基硅氧烷或PDMS）将其转移到两种类型的2D半导体上。他们特别使用了二硫化钼和二硒化钨，这两种不同的2D半导体分别允许他们制造n型和p型晶体管。
王仁浩和杨仁浩对他们在一系列测试中制造的晶体管进行了评估，发现它们取得了显著的结果。具体而言，二硫化钼晶体管在1 V电源电压下的开/关电流比为108，最小亚阈值摆幅为66 mV dec-1。
“我们成功地规避了高-魏 “钙钛矿氧化物和2D半导体以及我们的方法可以实现几乎无限的材料组合，”Renshaw Wang和Yang说此外，我们发现转移的高k钙钛矿氧化物和MoS2之间的界面质量很高，因为它允许我们制造具有突然亚阈值斜率的场效应晶体管。“”
作为他们最近研究的一部分，研究人员表明，他们制造的晶体管可用于制造高性能、低功耗的互补金属氧化物半导体逆变电路。未来，他们的设备可以大规模生产，并用于开发低功耗的逻辑电路和微芯片。
Renshaw和Yang补充道：“在接下来的研究中，我们将进一步提高高k钙钛矿氧化物的质量，以降低晶体管和逻辑门的电源电压。”。“同时，我们将监测栅极泄漏电流，并在必要时使用缓冲层或双高钾氧化物来阻止栅极泄漏。”
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