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High-Performance Two-Dimensional Electronics with a Noncontact Remote Doping Method

兴奋剂 材料科学 光电子学 数码产品 纳米技术 工程物理 遥感 物理 电气工程 地质学 工程类
作者
Po‐Hsun Ho,Ren‐Hao Cheng,Po-Heng Pao,Sui-An Chou,Eric Yi‐Hsiu Huang,Yuying Yang,Yu-Syuan Wu,Yuan-Chun Su,Po‐Sen Mao,Sheng‐Kai Su,Bo-Jhih Chou,Edward Chen,Terry Y.T. Hung,Ming‐Yang Li,Chao-Ching Cheng,Wei-Yen Woon,Szuya Sandy Liao,Wen‐Hao Chang,Chao-Hsin Chien
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:17 (13): 12208-12215 被引量:16
标识
DOI:10.1021/acsnano.3c00522
摘要

Because of the intrinsic low carrier density of monolayer two-dimensional (2D) materials, doping is crucial for the performance of underlap top-gated 2D devices. However, wet etching of a high-k (dielectric constant) dielectric layer is difficult to implement without causing performance deterioration on the devices; therefore, finding a suitable spacer doping technique for 2D devices is indispensable. In this study, we developed a remote doping (RD) method in which defective SiOx can remotely dope the underlying high-k capped 2D regions without directly contacting these materials. This method achieved a doping density as high as 1.4 × 1013 cm-2 without reducing the mobility of the doped materials; after 1 month, the doping concentration remained as high as 1.2 × 1013 cm-2. Defective SiOx can be used to dope most popular 2D transition-metal dichalcogenides. The low-k properties of SiOx render it ideal for spacer doping, which is very attractive from the perspective of circuit operation. In our experiments, MoS2 and WS2 underlap top-gate devices exhibited 10× and 200× increases in their on-currents, respectively, after being doped with SiOx. These results indicate that SiOx doping can be conducted to manufacture high-performance 2D devices.
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