Transistor Dibuat In-Situ di Monolayer Tungsten Ditelluride

Tim peneliti yang dipimpin Seok Young Min melaporkan pembuatan transistor secara in-situ di dalam monolayer tungsten ditelluride (WTe2). Pendekatan itu berbeda dari proses yang lazim dipakai untuk membuat transistor dan struktur sejenis pada semikonduktor silikon.

Dalam dunia semikonduktor silikon, pembuatan transistor melibatkan berbagai putaran modifikasi dan penambahan material. Setiap putaran itu diperlukan untuk membentuk lapisan-lapisan fungsional yang membuat struktur dapat bekerja sebagaimana mestinya.

Ada pendekatan yang lebih ringkas, yakni membentuk struktur tersebut langsung di tempat atau in-situ, tanpa rangkaian penambahan material yang panjang. Riset beberapa tahun terakhir memusatkan perhatian pada monolayer transition-metal dichalcogenide (TMDC) sebagai jalan untuk mewujudkannya.

Peran berbeda dalam satu lapisan

Dalam laporan terbaru itu, sebagian lapisan atas monolayer WTe2 diubah secara selektif menjadi tungsten oxide (WOx) yang berperan sebagai insulator. Bagian lain diubah menjadi WS2 yang bersifat tipe n dan WSe2 yang bersifat tipe p.

Pembagian peran itu memungkinkan terbentuknya MOSFET yang berfungsi tanpa pencangkokan material berbeda. Insulator serta semikonduktor tipe n dan tipe p tidak didatangkan dari luar, melainkan dibentuk dari material yang sama melalui modifikasi selektif pada bagian-bagian tertentu dari lapisan atas.

Pencangkokan material berbeda itulah yang dalam proses biasa diperlukan untuk menghadirkan lapisan-lapisan fungsional. Pada monolayer WTe2, peran tersebut muncul dari perubahan selektif atas lapisan yang sudah ada, sehingga struktur perangkat terbentuk di dalam material itu sendiri.

Keunggulan yang tampak jelas dari cara ini adalah prosesnya dapat dilakukan pada skala atom. Karena itu, pendekatan tersebut berpotensi mencapai kepadatan yang jauh lebih tinggi dibandingkan teknologi semikonduktor silikon yang menjadi standar industri.

MoSe2 dan semikonduktor dua dimensi

WTe2 bukan satu-satunya TMDC yang dinilai layak untuk pendekatan semacam ini. Peneliti lain menelaah pemanfaatan MoSe2 untuk tujuan serupa, sebagaimana tercatat dalam riset N. Lu et al. pada 2014.

Yang dibicarakan dalam kajian tersebut adalah pembuatan semikonduktor dua dimensi, yakni lapisan tipis berupa monolayer TMDC. Selain TMDC, pembahasan mengenai semikonduktor dua dimensi juga mencakup kemungkinan penggunaan material lain seperti graphene.

Laporan tim Seok Young Min dengan demikian menunjukkan bahwa satu lapisan material dapat menampung insulator sekaligus semikonduktor tipe n dan tipe p. Hal itu relevan bagi riset semikonduktor dua dimensi yang selama beberapa tahun terakhir menjadikan monolayer TMDC sebagai fokus untuk pembentukan struktur secara in-situ.

Poin utama laporan

• Transistor dibentuk secara in-situ di dalam monolayer tungsten ditelluride (WTe2) oleh tim yang dipimpin Seok Young Min.
• Sebagian lapisan atas diubah secara selektif menjadi tungsten oxide (WOx) yang berfungsi sebagai insulator.
• Bagian lain diubah menjadi WS2 bertipe n dan WSe2 bertipe p.
• MOSFET yang berfungsi terbentuk tanpa pencangkokan material berbeda yang biasanya diperlukan.
• Proses dapat dilakukan pada skala atom dan berpotensi mencapai kepadatan jauh lebih tinggi daripada teknologi semikonduktor silikon standar industri.
• Riset serupa dengan MoSe2 dilakukan N. Lu et al. pada 2014, sementara pembahasan semikonduktor dua dimensi juga mencakup graphene.

Laporan tersebut berada di balik paywall, dengan ringkasan yang dipublikasikan Phys.org.

Sumber: Hackaday