Nature communications · 2025
High-κ dielectric van der Waals integration on 2D semiconductors for three-dimensional complementary logic systems.
СтатьяНазвание и аннотация: Перевод пока не подготовлен
Обработка статьи · этапы, ошибки и управление
Загрузка состояния…
Ошибки и ограничения
История · было → стало
Состояние обновляется каждые 5 секунд, пока блок открыт. Процент показывается только там, где известен объём работы. Пауза останавливает продолжение этапа; текущий запрос к источнику может завершиться.
Kang Taeho, Park Joonho, Lee Seung Yong, Jung Hanggyo, Jeon Jongwook, Kim Yong-Hoon, Lee Sungjoo
Аннотация
The integration of high-κ dielectrics with two-dimensional (2D) semiconductors has long been limited by the low reactivity of their dangling-bond-free surfaces and the scalability issues of conventional deposition techniques. Here, we report a universal van der Waals (vdW) integration strategy using HfSe2 as a high-κ precursor that is dry-transferred onto MoS2 and WSe2 and fully converted into amorphous HfO2 via plasma oxidation, while preserving atomically flat vdW interfaces. The resulting HfO2/MoS2 and HfO2/WSe2 gate stacks exhibit suppressed interface trap densities (Dit ≈ 7-8 × 1010 cm-2 eV-1) and high dielectric constants (κ ≈ 23). MoS2 n-type field-effect transistors (nFETs) and WSe2 p-type field-effect transistors (pFETs) fabricated with this approach achieve nearly ideal subthreshold swing ( ≈ 60 mV/dec) and negligible hysteresis ( ≈ 3 mV). This scalable methodology enables the vertical integration of complementary logic, demonstrated by complementary FET inverters and ring oscillators, establishing a promising route toward three-dimensional, energy-efficient logic technologies.