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mos2场效应晶体管nature

mos2场效应晶体管是近期在科研领域取得的一项重要成

果。在2022年3月，清华大学的研究人员在《Nature》

杂志上发表了一项关于mos2场效应晶体管的研究成果。这

项工作刷新了迄今为止已报道的场效应晶体管的最短栅极

长度，其最短沟长仅为0.34nm，这是基于现有认知的极限

长度。

mos2场效应晶体管的工作原理主要依赖于其栅极长度，这

一长度决定了晶体管的开关状态以及电流的传输能力。栅极

越短，晶体管的开关控制能力越强，其性能也就越优秀。

该项研究的突破点在于利用石墨烯的独特性质。石墨烯作为

目前已知的最导电的材料，其原子层厚度极薄，仅为一个碳

原子。通过将mos2沉积于台阶的侧壁上，研究团队成功地

实现了石墨烯栅极对沟道的控制。当在栅极上施加电压时，

电场能够从各个方向辐射，实现对沟道的精确控制。

这项研究的成功不仅刷新了场效应晶体管的栅极长度记录，

而且为未来的电子器件设计提供了新的思路。通过利用石墨

烯等超薄材料，我们可以实现更小、更高效的电子器件，推

动科技的发展。

在具体操作上，该研究团队首先沉积图案化mos2材料，然

后使用喷墨打印技术制备电介质层、接触和连接层，从而完

成晶体管和电路的制备。他们通过将源极和漏极接触打印在

mos2条带上，以定义晶体管的沟道区域。接着，他们将hBN

薄膜打印在mos2沟道上，这种2D绝缘材料具有显著的介

电性能和可忽略的漏电流。最后，在hBN的顶部打印一个

顶栅电极。银或石墨烯墨水被用于打印源极和漏极接触以及

顶栅接触。

该团队还对制备的mos2场效应晶体管进行了电学特性测

试。结果表明，该晶体管具有优异的性能表现，其平均

ION/IOFF值为8×103，最大值为5×104；迁移率为

5.5cm2V-1s-1，最大值为26cm2V-1s-1。此外，该

晶体管在低电压下工作，阈值电压范围为±1V。

这项研究的成功得益于科研人员对材料的深入理解和精细

操作技术的掌握。通过巧妙地利用石墨烯和mos2材料的特

性，他们成功地制备出了性能卓越的场效应晶体管，为未来

的电子器件设计和制造提供了新的可能性和方向。同时，这

也表明了科研工作的重要性和价值，它将推动人类社会的科

技进步和文明发展。