KAIST研究团队开发基于二硫化钼(MoS2)的双极性多功能电子器件
拓展二维半导体材料实用性 未来IC小型化可期
由不同功能器件组成的定制化半导体更易制造
由国内研究团队开发出一种克服了二硫化钼（MoS2）缺点、性能优于传统硅半导体的双极性多功能电子器件。该成果有望成为在已接近极限的半导体工艺微缩方面继续前进的重要契机。
半导体的发展，本质上是缩小电路线宽的竞争。每年半导体集成度提高一倍的“摩尔定律”如今已接近极限。要实现半导体的小型化并降低发热和功耗，就必须掌握更先进的微细工艺，但围绕现有硅材料已暴露出明显局限的担忧也在不断加剧。
因此，二维半导体正崛起为下一代半导体材料。二维材料是仅有单原子层厚度的物质，典型代表就是石墨烯和二硫化钼(MoS2)。台积电、英特尔等产业界企业也在积极展开相关研究。
其中，二硫化钼既具有电子流动的N型半导体特性，又能在空气中保持稳定。问题在于二硫化钼的缺点极为致命，即难以实现P型半导体。虽然可以通过在二硫化钼上引入额外工艺或采用其他P型材料来解决，但这会大幅提高工艺难度，成为商业化的绊脚石。
KAIST电气与电子工程系 Lee Gayoung 教授研究团队开发出的、具备双极性半导体特性的二维纳米半导体多功能电子器件，被寄予厚望，有望成为克服二硫化钼缺点的重要转折点。
Lee Gayoung 教授团队利用单一二硫化钼材料，在沟道下方布置电极，并改善金属/半导体结特性，成功实现了电子与空穴都可选择性流动的双极性特性。
所谓多功能电子器件，是指不同于传统晶体管，可以根据施加电压的不同改变自身功能的器件。研究团队开发的器件可在双极性晶体管、N型晶体管、二极管、击穿二极管以及光探测器之间进行转换，应用范围十分广泛。由于能够将执行多种功能的多个器件集成为一个单元，有望为集成电路（IC）芯片的小型化作出贡献。
本次研究的主导者、联合第一作者 Song Junki 和 Lee Suyeon 学生表示：“我们通过与现有互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺高度兼容的工艺流程，实现了下一代二维半导体的多种功能”，并补充称：“这将成为拓展二硫化钼在IC芯片中作为电子器件应用性与实用性的契机。”
Lee Gayoung 教授介绍说：“此次开发的器件，与既有成果相比，最大的差异在于其制备方法极为简单。”同时她解释道：“与石墨烯不同，该器件能够实现电流的关断与导通，在给定的电压特性下既可执行多种功能，又能在各项功能上保持优异性能。”Lee 教授还表示：“由于单个器件即可实现多功能，有望简化定制化半导体的制造与工艺转换，并进一步推动单芯片系统的小型化。”
KAIST电气与电子工程系博士与硕士连读课程学生 Song Junki 以及硕士课程学生 Lee Suyeon 以共同第一作者身份参与的这项研究，于2024年1月26日发表于纳米科学领域国际权威学术期刊《ACS Nano》在线版。（论文题目：Drain-induced multifunctional ambipolar electronics based on junctionless MoS2）
另一方面，本研究得到了韩国研究财团基础研究项目及BK21、KAIST C2（Creative & Challenging）项目，以及LX Semicon-KAIST未来技术中心的资助。
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