Richtlinien für die Auswertung neuartiger Feldeffekttransistoren
Eine der Herausforderungen bei der Erforschung neuartiger elektronischer Bauelemente besteht darin, Bauelemente, die auf unterschiedlichen Materialien basieren, auf einheitliche Weise zu vergleichen. RWTH-Professor Max Lemme und Kollegen aus den USA, China und Belgien haben nun eine Reihe klarer Richtlinien für das Benchmarking von Schlüsselparametern und Leistungsmetriken neuartiger Feldeffekttransistoren vorgeschlagen. Die Richtlinien wurden als Perspective Article in Nature Electronics veröffentlicht.
Messungen an einem Graphen-basierten FET in einer Prüfstation bei AMO.
Forscher auf dem Gebiet der Feldeffekttransistoren (FET) beschäftigen sich seit langem mit der Möglichkeit, Silizium als Kanalmaterial durch neu entstehende Nanomaterialien wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Graphen, Übergangsmetall-Dichalcogenide, organische Halbleiter oder ultradünne Oxide zu ersetzen. Das Feld ist sehr dynamisch und deckt immer wieder grundlegende Aspekte dieser Materialien auf.
Die Forschung auf dem Gebiet der Feldeffekttransistoren (FET) beschäftigt sich seit langem mit der Möglichkeit, Silizium als Kanalmaterial durch neu entstehende Nanomaterialien wie Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen, Übergangsmetall-Dichalcogenide, organische Halbleiter oder ultradünne Oxide zu ersetzen. Das Feld floriert und deckt immer wieder grundlegende Aspekte dieser Materialien auf. Doch wenn es um den Vergleich der Leistung verschiedener Geräte geht, mangelt es oft an einer einheitlichen Berichterstattung und einem Benchmarking.
„Eine konsistente Bewertung des Potenzials neuer Materialien für neuartige Transistoren ist schwierig, da die Leistung von vielen Aspekten und Details der Bausteinstruktur abhängt und viele Parameter voneinander abhängig sind“, erklärt Prof. Lemme. Die Komplexität des Feldes wird durch die Interdisziplinarität der Forschungsgemeinschaft, zu der Elektroingenieure, Chemiker, Materialwissenschaftler und Physiker gehören, noch erhöht. Die Vielzahl von Ansätzen erhöht die Herausforderung, Ergebnisse konsistent zu berichten und zu vergleichen.
Um dieser Situation zu begegnen, haben Lemme und Kollegen eine Checkliste der zu berichtenden Parameter sowie eine Liste der empfohlenen Diagramme zum Vergleich von Geräteparametern und Leistungsmetriken erstellt. Darüber hinaus stellen sie ein explizites Beispiel für die Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens vor, indem sie es auf FETs auf der Basis von Monolayer-Molybdändisulfid (MoS2) anwenden, einem der in den letzten Jahren am meisten untersuchten neuen Materialien für Transistoranwendungen.
„Um die echten Vorteile und Möglichkeiten neuartiger Materialien bei der Suche nach verbesserten Transistoren zu erkennen, müssen wir in der Lage sein, verschiedene Bauelemente auf einheitliche Weise zu vergleichen und zu bewerten. Außerdem müssen wir sicherstellen, dass jedes Mal alle relevanten Daten gemeldet werden“, fügt Lemme hinzu. „Wir hoffen, dass unsere Arbeit dazu beiträgt, Klarheit in der Gemeinschaft zu schaffen und die Suche nach noch besseren Bauelementen zu unterstützen.“
Bibliographische Informationen
“How to report and benchmark emerging field-effect transistors”
Z. Cheng, C.-S. Pang, P. Wang, S. T. Le, Y. Wu, D. Shahrjerdi, I. Radu, M. C. Lemme, L.-M. Peng, X. Duan, Z. Chen, J. Appenzeller, S. J. Koester, E. Pop, A. D. Franklin, and C. A. Richter, Nature Electronics 5, 416–423 (2022).
DOI: https://doi.org/10.1038/s41928-022-00798-8
