文摘
二维材料通过溶液处理可以用来创建下一代大规模电子设备。然而,现有的解决方案处理方法通常有可伸缩性与材质之间的权衡,这使得它们不适合实际应用。在这里,我们表明,圆片规模molybdenum-disulfide-based晶体管阵列可以使用商业slot-die印刷制作过程。我们创建的油墨二硫化钼nanosheets sodium-embedded氧化铝的印刷半导体和栅介电层,分别。晶体管展览80.0厘米的平均电荷载体的机动性2V−1年代−1场效应晶体管的测量和132.9厘米2V−1年代−1在大厅在室温下测量。高电荷载流子迁移率是由于sodium-embedded氧化铝闸极介电层,导致一个band-like molybdenum-disulfide-nanosheet-based薄膜中电荷载体运输网络。我们使用晶体管创建各种逻辑门,包括没有,而且,NAND和静态随机存取存储器。
这是一个预览的订阅内容,通过访问你的机构
访问选项
访问其他自然组合期刊性质和54
得到自然+,请求书在线访问订阅
29.99美元/ 30天
取消任何时候
订阅本杂志
收到12个数字问题和在线访问的文章
每年119.00美元
只有9.92美元的问题
本文租或购买
价格不同的文章类型
从1.95美元
来39.95美元
价格可能受当地税收计算在结帐
![](https://media.springernature.com/m312/springer-static/image/art%3A10.1038%2Fs41928-023-00971-7/MediaObjects/41928_2023_971_Fig1_HTML.png)
![](https://media.springernature.com/m312/springer-static/image/art%3A10.1038%2Fs41928-023-00971-7/MediaObjects/41928_2023_971_Fig2_HTML.png)
![](https://media.springernature.com/m312/springer-static/image/art%3A10.1038%2Fs41928-023-00971-7/MediaObjects/41928_2023_971_Fig3_HTML.png)
数据可用性
源数据本文提供的。支持这项研究的发现的其他数据可从相应的作者在合理的请求。
引用
麦当劳,s . a . et al . Solution-processed PbS量子点红外线光电探测器和光电。Nat。板牙。4,138 - 142 (2005)。
de Arquer f·p·G。阿明,。,Meredith, P. & Sargent, E. H. Solution-processed semiconductors for next-generation photodetectors.Nat。启板牙。216100 (2017)。
汉族,s . j . et al .高速逻辑集成电路与solution-processed自组装碳纳米管。Nanotechnol Nat。12,861 - 865 (2017)。
凯利,a . g . et al。所有印刷薄膜晶体管从网络liquid-exfoliated nanosheets。科学356年,69 - 72 (2017)。
胡,g . h . et al .功能性油墨和印刷的二维材料。化学。Soc。牧师。47,3265 - 3300 (2018)。
林,z . y . et al . Solution-processable高性能大面积的二维半导体电子产品。自然562年,254 - 258 (2018)。
卡根,c R。,Lifshitz, E., Sargent, E. H. & Talapin, D. V. Building devices from colloidal quantum dots.科学353年aac5523 (2016)。
现,m . l . et al . Solution-processed碳纳米管薄膜互补静态随机存取存储器。Nanotechnol Nat。10,944 - 948 (2015)。
康,J。,Sangwan, V. K., Wood, J. D. & Hersam, M. C. Solution-based processing of monodisperse two-dimensional nanomaterials.Acc。化学。Res。50,943 - 951 (2017)。
科尔曼,j . n等。二维nanosheets由液体分层材料的剥离。科学331年,568 - 571 (2011)。
金,j . et al . All-solution-processed范德瓦耳斯异质结构为圆片规模电子产品。放置板牙。34,2106110 (2022)。
朱,j . & Hersam m . c .胶体纳米材料的组装及电子应用。放置板牙。29日,1603895 (2017)。
Piatti、大肠等。电荷传输机制具有薄膜晶体管基于二维材料。Nat。电子。4,893 - 905 (2021)。
林,z . Y。,Huang, Y. & Duan, X. F. Van der Waals thin-film electronics.Nat。电子。2,378 - 388 (2019)。
张X。,Lai, Z. C., Tan, C. L. & Zhang, H. Solution-processed two-dimensional MoS2nanosheets:制备、杂交和应用程序。Angew。化学。Int。。55,8816 - 8838 (2016)。
金,j . et al . Solution-processed金属氧化物半导体2电影通过precursor-assisted化学与功能接口焊接。ACS达成。板牙。接口13,12221 - 12229 (2021)。
Fivaz, r &驼鹿,大肠电荷移动运营商在半导体层结构。理论物理。牧师。163年743 (1967)。
麦克唐纳,s . et al .高频振荡器2在金属氧化物半导体2原子层沉积:吸附机制和厚度可伸缩性。ACS Nano7,10354 - 10361 (2013)。
Fallahazad, b . et al .缩放2O3介质对石墨烯场效应晶体管。达成。理论物理。列托人。One hundred.093112 (2012)。
Radisavljevic B。Radenovic,。Brivio, J。,Giacometti, V. & Kis, A. Single-layer MoS2晶体管。Nanotechnol Nat。6,147 - 150 (2011)。
约翰逊,r·W。,Hultqvist, A. & Bent, S. F. A brief review of atomic layer deposition: from fundamentals to applications.板牙。今天17,236 - 246 (2014)。
曹,j . h . et al .打印ion-gel低压在塑料聚合物薄膜晶体管的栅极电介质。Nat。板牙。7,900 - 906 (2008)。
金,b . j . et al .水凝胶浇注石墨烯晶体管。Nano。14,2610 - 2616 (2014)。
Herlogsson, l . et al .低压聚合物场效应晶体管的通过一个质子导体。放置板牙。19,97 - 101 (2007)。
拉尔森,O。说,E。,Berggren, M. & Crispin, X. Insulator polarization mechanisms in polyelectrolyte-gated organic field-rffect transistors.放置功能。板牙。19,3334 - 3341 (2009)。
刘,Y。,Guan, P. F., Zhang, B., Falk, M. L. & Katz, H. E. Ion dependence of gate dielectric behavior of alkali metal ion-incorporated aluminas in oxide field-effect transistors.化学。板牙。25,3788 - 3796 (2013)。
张,B。刘,Y。,Agarwala, S., Yeh, M. & Katz, H. E. Structure, sodium ion role, and practical issues for β-alumina as a high-ksolution-processed门层透明和低压电子产品。ACS达成。板牙。接口66991 (2014)。
朋友,b . N。,Dhar, B. M., See, K. C. & Katz, H. E. Solution-deposited sodium beta-alumina gate dielectrics for low-voltage and transparent field-effect transistors.Nat。板牙。8,898 - 903 (2009)。
阿玛尼,m . et al . Near-unity光致发光量子产率在金属氧化物半导体2。科学350年,1065 - 1068 (2015)。
林,P。,Zhu, L. P., Li, D. & Wang, Z. L. Defect repair for enhanced piezo-phototronic MoS2灵活的光电晶体管。j .板牙。化学。C7,14731 - 14738 (2019)。
使役动词,s . et al .共价相互关联的过渡金属dichalcogenide网络通过缺陷工程高性能电子设备。Nanotechnol Nat。16,592 - 598 (2021)。
坂上,t & Sirringhaus h . Band-like solution-processed有机半导体的温度依赖性的流动性。Nat。板牙。9,736 - 740 (2010)。
王,s . et al . Band-like运输在surface-functionalized高度nanosheets solution-processable石墨烯。放置板牙。20.,3440 - 3446 (2008)。
Jariwala, d . et al . Band-like运输机动性高未密封的单层金属氧化物半导体2晶体管。达成。理论物理。列托人。102年173107 (2013)。
秋h . et al .跳传输通过二硫化钼defect-induced本地化的州。Commun Nat。42642 (2013)。
雪,j . H。,Huang, S. Y., Wang, J. Y. & Xu, H. Q. Mott variable-range hopping transport in a MoS2nanoflake。RSC睡觉。9,17885 - 17890 (2019)。
刘,k . l . et al。圆片规模范德瓦耳斯介质由一个无机分子晶体的电影。Nat。电子。4,906 - 913 (2021)。
耶拿,d &东部赫拉,a .增强载流子迁移率的半导体纳米结构由电介质工程。理论物理。启。98年136805 (2007)。
确认
这项工作是支持的基础科学项目(NRF - 2020 r1a2c2007819)韩国国家研究基金会(NRF)由科技部和ICT,韩国(J.H.C);创意材料发现程序通过NRF科技部资助的ICT (NRF - 2019 m3d1a1078299) (J.H.C.);2021年延世签名研究集群项目(J.H.C.);由韩国政府NRF拨款(MSIT) (rs - 2023 - 00208538) (j .康);和韩国基本科学研究所(KBSI)国家研究设施和设备中心由韩国政府(NFEC)拨款(教育部)(2019 r1a6c1010031) (j .康)。这项研究部分由BrainLink计划由科技部和ICT NRF韩国(rs - 2023 - 00237308) (J.H.C.和j·康)。
作者信息
作者和联系
贡献
J.H.C.和j·康发起和监督所有的研究。Y.A.K.和金正日进行了她大部分的实验设计和数据分析工作。M.S.K.,D.G.R., D.R. and D.W.K. assisted in the materials processing. S.B.J., Y.S., B.K., D.K. and Jeongmin Kim assisted in the electrical measurements and analysis. All authors discussed the results and contributed to the writing of the manuscript.
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突。
同行评审
同行审查的信息
电子性质感谢匿名评论者对他们的贡献的同行评审工作。
额外的信息
出版商的注意施普林格自然保持中立在发表关于司法主权地图和所属机构。
权利和权限
Springer性质或其许可方(例如一个社会或其他合作伙伴)拥有独占权下本文与作者出版协议(s)或其他情况下(年代);作者self-archiving接受这篇文章的手稿版本是完全由这样的出版协议的条款和适用法律。
关于这篇文章
引用这篇文章
Kwon Y.A.金,J。,Jo, S.B.et al。圆片规模晶体管阵列组合使用slot-die打印二硫化钼和sodium-embedded氧化铝。Nat电子6,443 - 450 (2023)。https://doi.org/10.1038/s41928 - 023 - 00971 - 7
收到了:
接受:
发表:
发行日期:
DOI:https://doi.org/10.1038/s41928 - 023 - 00971 - 7