I FinFET sono noti per essere un'evoluzione dei transistor ad effetto di campo (MOSFET) metallo-ossido-semiconduttore caratterizzati da un canale semiconduttore avvolto verticalmente da elettrodi di gate conformi. È stato proposto per la prima volta negli anni '90 per evitare l'effetto del canale corto e altri inconvenienti derivanti dalla riduzione delle dimensioni del transistor. A causa della limitazione della nanofabbricazione, la larghezza minima dell'aletta è di circa 5 nm nella tecnologia attuale.

Negli ultimi decenni, la microelettronica si è sviluppata rapidamente seguendo la legge di Moore, con il numero di transistor per area aumentato ogni due anni. A causa della limitazione della precisione della nanofabbricazione, ora è estremamente difficile ridurre ulteriormente le dimensioni dei transistor su un circuito integrato. È quindi di grande importanza cercare nuovi candidati di materiali semiconduttori.

Negli ultimi anni, nuovi materiali come i nanotubi di carbonio ei materiali bidimensionali (2-D) sono stati ampiamente studiati per l'implementazione di transistor su scala nanometrica. In un nuovo studio pubblicato su Comunicazioni sulla natura , i ricercatori dell'Istituto di ricerca sui metalli (IMR) dell'Accademia cinese delle scienze e della Francia miravano a sostituire la pinna convenzionale a base di silicio con un singolo strato atomico 2-D nell'architettura FinFET.

I ricercatori hanno progettato un metodo di deposizione chimica da vapore (CVD) spruzzato a umido per far crescere universalmente monostrati di dicalcogenuri di metalli di transizione (ML-TMDC, come MoS ₂ e WS ₂ ) su dime a gradino con altezza dell'ordine di 300 nm.

Dopo un flusso di lavoro dedicato di incisione in più fasi e processi di nano fabbricazione, in verticale monostrato MoS ₂ i canali sono avvolti con successo con elettrodi dielettrici e di gate, con gli elettrodi di source e drain a contatto con il canale dell'aletta di 0,6 nm. Gli elettrodi di gate possono anche essere realizzati con un film sottile di nanotubi di carbonio.

Le migliori prestazioni elettriche di tali ML-FinFET sono state ottenute per mostrare un rapporto on/off che raggiunge i 10 ⁷ , oscillazione sottosoglia di circa 300 mV/dec, e mobilità dell'ordine di pochi cm ² V ^-1 S ^-1 . Le simulazioni hanno mostrato che ottimizzando ulteriormente la struttura dei ML-FinFET, L'abbassamento della barriera indotta dal drenaggio (DIBL) può essere abbassato a 5 mV/V.

Questo studio ha ottenuto un FinFET con larghezza dell'aletta inferiore a 1 nm tramite un percorso dal basso verso l'alto per coltivare MoS monostrato (ML) ₂ (spessore ~ ​​0,6 nm) come la pinna, che è quasi il limite fisico che si può effettivamente raggiungere. Sono inoltre dimostrati fin-array con passo minimo di 50 nm, fornendo nuove intuizioni per l'implementazione della nanoelettronica nel prossimo futuro in cui la legge di Moore potrebbe non essere più valida.