石墨烯辅助范德华集成电极

一步集成多阈值器件

利用石墨烯无悬挂键表面作为中间层，实现在二维沟道材料上一步转移不同功函数电极和高κ介电层，精确控制阈值电压。

Zhang, Ziyang · Liu, Guanyu · Gou, Saifei · Hong, Weida · Jiang, Haitao · 薛忠营 · 张淼 · 包文中 · Tian, Ziao · 狄增峰

Advanced Functional Materials 2025

参数信息

Al栅MoS2 FET阈值电压

-0.2 V

Au栅MoS2 FET阈值电压

1.9 V

技术优势

一步搞定多阈值

利用石墨烯无悬挂键表面作中间层，可以把不同功函数电极和高κ介电层在同一工序里转移到二维沟道材料上，省去逐层对准和多次转移。

阈值电压精确可控

通过选择不同功函数的栅电极，MoS2 FET的阈值电压可从−0.2 V调到1.9 V，实现宽范围调控。

做出完整功能电路

该技术已实现轨到轨反相器、基本逻辑门（NOT, NAND, NOR）、6T-SRAM和环形振荡器，证明可扩展用于复杂二维电子系统。

应用场景

• 二维材料集成电路：为二维电路提供多阈值集成方案，直接构建定制化功能模块。
• 低功耗逻辑电路：作出轨到轨反相器和逻辑门，噪声容限大，适合低功耗设计。
• 静态随机存取存储器：实现6T-SRAM单元，为二维材料存储电路提供可行路径。
• 下一代半导体器件：展示可扩展的阈值电压工程策略，推动二维半导体器件实用化。