Molybdenum disulfide ( MoS2) has been one of the most promising members of transition-metal dichalcogenides materials. Attributed to the excellent electrical performance and special physical properties, MoS2 has been broadly applied in semiconductor devices, such as field effect transistors (FETs). At present, the exploration of further improving the performance of MoS2- based FETs (such as increasing the carrier mobility and scaling) has encountered a bottleneck, and the application of high-κ gate dielectrics has become an effective approach to change this situation. Atomic layer deposition (ALD) enables high-quality integration of MoS2 and high-κ gate dielectrics at the atomic level. In this review, we summarize recent advances in the fabrication of two-dimensional MoS2 FETs using ALD high-κ materials as gate dielectrics. We first briefly discuss the research background of MoS2 FETs. Second, we expound the electrical and other essential properties of high-κ gate dielectrics, which are essential to the performance of MoS2 FETs. Finally, we focus on the advances in fabricating MoS2 FETs with ALD high-κ gate dielectrics on MoS2, as well as the optimized ALD processes. In addition, we also look forward to the development prospect of this field.

휘어지며 투명한 전자기기의 개발을 위해서 최근 유기반도체, 탄소기반 나노소재, 금속산화물 반도체등의 다양한 신소재 반도체 개발에 대한 연구가 관심을 받으며 지속적으로 발전하고 있다. 그러나, 이러한 신소재 반도체 기술의 꾸준하고 지속적인 발전에도 불구하고 트랜지스터를 구성하는 주요 소재중 하나인 유전체에 대한 연구는 반도체의 개발속도에 크게 미치지 못하여, 기계적인 휘어짐의 특성을 갖추고, 높은 캐패시턴스와 좋은 누전전류 특성을 갖는 새로운 유전체 개발에 대한 요구가 지속적으로 커지고 있다. 이에 본 연구는 저전압에서 구동 가능한 박막트랜지스터를 위한 유기-무기 하이브리드소재 박막을 개발하며 이를 저전압 구동이 가능한 유기박막트랜지스터에 적용하였다. 상대적으로 높은 유전상수를 갖는 염화하프늄 (HfO2)과 소수성기를 갖고 있으며 금속산화물과 공유결합이 가능한 실란산 기반의 유기물 (octadecyltrimethoxysilane)을 혼합한 전구체 용액을 합성하며 상대적으로 낮은 온도에서 열처리를 통해 얻을 수 있었다. 제조된 하이브리드 게이트 유전체 박막은 우수한 절연 및 유전체 특성과 함께 소수성 표면 특성을 가질 수 있었고 펜타센 유기박막트랜지스터로 응용하여 저전압에서 구동이 되며 우수한 트랜지스터 성능을 갖는 소자를 개발하였다.

Oxide semiconductors Thin-film transistors are an exemplified one owing to its excellent ambient stability and optical transparency. In particular zinc oxide (ZnO) has been reported because It has stability in air, a high electron mobility, transparency and low light sensitivity, compared to any other materials. For this reasons, ZnO TFTs have been studied actively. Furthermore, we expected that would be satisfy the demands of flexible display in new generation. In order to do that, ZnO TFTs must be fabricated that flexible substrate can sustain operating temperature. So, In this paper we have studied low-temperature process of zinc oxide(ZnO) thin-film transistors (TFTs) based on silicon nitride (SiNx)/cross-linked poly-vinylphenol (C-PVP) as gate dielectric. TFTs based on oxide fabricated by Low-temperature process were similar to electrical characteristics in comparison to conventional TFTs. These results were in comparison to device with SiNx/low-temperature C-PVP or SiNx/conventional C-PVP. The ZnO TFTs fabricated by low-temperature process exhibited a field-effect mobility of 0.205 cm2/Vs, a thresholdvoltage of 13.56 V and an on/off ratio of 5.73×106. As a result, We applied experimental for flexible PET substrate and showed that can be used to ZnO TFTs for flexible application.

Si(100) 웨이퍼를 사용하여 RTP 장비에서 O2와 N2O 분위기에서 8nm의 oxynitride를 제조 하였다. 기존의 로(furnace) 열산화막과 비교해서 oxynitride는 I-V, TDDB 특성이 우수하였고, flat-band voltage shift도 적었으며 BF2이온 주입에 의한 붕소 투과 억제 특성도 우수하다. 유전상수는 oxynitride가 열산화막에 비해서 크다. Oxynitride는 순수한 SiO2유사하게 V 〉Φ0 구간에서 Fowler-Nordheim 터널링 특성을 나타낸다. SIMS, AES, 그리고 XPS 분석 결과 질소 pile-up이 SiO2/Si 계면에서 나타나고, 이것은 oxynitride 산화막 특성 향상과 깊은 관련이 있다.