Eine skalierbare Methode zur Verringerung des Kontaktwiderstands von Graphen

Die außergewöhnlichen elektronischen Eigenschaften von Graphen machen es zu einem Material mit großem Potenzial für Hochfrequenz- und Low-Power-Elektronik. Die Leistungsfähigkeit eines auf Graphen basierenden Bauelements hängt jedoch nicht nur von den Eigenschaften des Graphens selbst ab, sondern auch von der Qualität der Metallkontakte. Das Fehlen effektiver und reproduzierbarer Verfahren zur Herstellung guter ohmscher Kontakte zu einer Graphenschicht ist einer der Faktoren, die heute das volle Anwendungspotenzial der Graphentechnologie einschränken.

Die Qualität von Graphen-Metall-Kontakten wird durch den Kontaktwiderstand (RC) beschrieben. Niedrige RC-Werte sind entscheidend für jede Hochfrequenz- oder Niedrigleistungsanwendung. Die geringe Zustandsdichte von Graphen in der Nähe des Ladungsneutralisationspunktes (Dirac-Punkt) begrenzt die Ladungsträgerinjektion von Metallen, was oft zu hohen RC-Werten führt.

Forscherinnen und Forscher des Lehrstuhls für Elektronische Bauelemente (ELD) der RWTH Aachen und der AMO GmbH haben gezeigt, dass sich der RC-Wert durch Laserbestrahlung im Kontaktbereich deutlich reduzieren lässt – um bis zu 70 Prozent im Vergleich zu unbehandelten Bauteilen. Dies wird auf eine Erhöhung der Defektdichte zurückgeführt, die zur Bildung von Kristallitkanten und nicht abgesättigte Bindungen in der Graphen-Schickt führt, welche die Injektion von Ladungsträgern aus dem Metall in das Graphen verbessern.

Die vorgeschlagene Methode kann leicht skaliert, implementiert und automatisiert werden, um das RC in Graphen und potenziell in anderen 2D-Materialien zu optimieren.

Die Ergebnisse wurden in ACS Applied Electronic Materials veröffentlicht.

 

Bibliographic information
Reducing the metal-graphene contact resistance through laser-induced defects
V. Jangra, S. Kataria, M. C. Lemme
ACS Applied Materials & Interfaces (2024).
https://doi.org/10.1021/acsaelm.4c00305