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Projekt
Skalierbare MoS2-basierte flexible Bauelemente und Schaltkreise für drahtlose Kommunikation
Fachliche Zuordnung
Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Förderung
Förderung von 2018 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 407080863
Flexible Elektronik ist eines der am intensivsten untersuchten Forschungsbereiche der letzten Jahre. Sie soll Menschen kleinere, leichtere und komfortablere elektronische Geräte ermöglichen. Unter allen Kandidaten für ein geeignetes aktives Kanalmaterial für Transistoren auf flexiblen Substraten sind zweidimensionale (2D) Übergangsmetalldichalkogenid (TMD) -Schichtmaterialien wie Molybdändisulfid (MoS2) sehr vielversprechend für flexible Schaltungen für die drahtlose Kommunikation. TMDs zeigen eine ausgezeichnete mechanische Flexibilität aufgrund ihrer inhärenten Dünnheit, während sie gleichzeitig eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweisen, die für die Stabilität von flexiblen Bauelementen und Schaltungen kritisch ist. Die Ladungsträgerbeweglichkeit in halbleitenden TMDs ist relativ hoch, was den Betrieb im HF-Bereich ermöglicht, und die halbleitende Natur von TMDs führt zu wohldefinierten Transistoreigenschaften, d. h. einem hohen Ein / Aus-Stromverhältnis, steilem Schalten und hoher Ausgangsimpedanz. Die Skalierbarkeit von Transistor-Gate-Längen auf unter 10 nm wurde bereits nachgewiesen, insbesondere für MoS2, ein Material mit einer großen direkten Bandlücke von 1.8 eV im Falle einer Monolage. Die Skalierbarkeit der Synthese von TMD-Materialien ist jedoch noch nicht optimiert, die Abscheidung von TMDs in großem Maßstab ist aber in Entwicklung und wurde grundsätzlich unter Verwendung der chemischen Gasphasenabscheidung demonstriert.In diesem Projekt wird die Machbarkeit der Herstellung von elektronischen Bauelementen und Schaltungen auf Basis des 2D-Materials MoS2 auf flexiblen Substraten untersucht. Die direkte Abscheidung von MoS2-Schichten auf flexiblen Substraten bei niedrigen Temperaturen wird im Detail untersucht. Metallkontakte, die auf solchen direkt gewachsenen Materialien hergestellt werden, werden in Bezug auf den Metall-MoS2-Kontaktwiderstand und ihrer Stabilität unter mechanischer Spannung optimiert. Darüber hinaus wird die Leistungsfähigkeit von flexiblen Transistoren auf MoS2-Basis für verschiedene Geometrien im Hinblick auf einen angestrebten Frequenzgang bis in den GHz-Bereich untersucht und optimiert. Auf der Schaltungsebene werden verschiedene Logik- und Analogschaltungen basierend auf flexiblen HF-Transistoren entworfen, simuliert, hergestellt, optimiert und charakterisiert. Alle Probleme, die auftreten könnten, werden identifiziert und durch eine Kombination aus struktureller Materialanalyse, DC- und RF-Messungen von Bauelementen und Schaltungen sowie deren Modellierung adressiert. Wir streben die Demonstration flexibler Schaltungen an, die bei 400 MHz arbeiten.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
