摘要：基于二维半导体的集成电路需要超薄栅极绝缘体，以提供高接口质量和介电可靠性，最小化电活性陷阱和有效的栅极可控性。然而，现有的二维绝缘体在带隙、击穿强度、介电常数、漏电流和偏置温度稳定性方面没有提供良好的权衡。

基于二维半导体的集成电路需要超薄栅极绝缘体，以提供高接口质量和介电可靠性，最小化电活性陷阱和有效的栅极可控性。然而，现有的二维绝缘体在带隙、击穿强度、介电常数、漏电流和偏置温度稳定性方面没有提供良好的权衡。

日前，来自哈尔滨工业大学（深圳）、香港理工大学、复旦大学的研究人员发现铌酸镁（MgNb2O6）单晶可以通过在云母基板上的缓冲控制外延生长工艺获得。原子薄的MgNb2O6晶体具有宽带隙（约5.0 eV）、高介电常数（约20）、大击穿电压（约16 MV cm-1）和良好的热可靠性。MgNb2O6可以与单层二硫化钼（MoS2）形成范德华界面，陷阱态密度极低。具有MgNb2O6栅极电介质的MoS2场效应晶体管在0.9 mV（mV cm-1）-1下表现出滞后现象，亚阈值摆动为62 mV dec-1，开/关电流比高达4×107，在500℃下具有高电气可靠性 K.MgNb2O6出色的静电可控性使我们能够制造出沟道长度为50nm的石墨烯接触晶体管和逆变器电路。

相关成果以题为 Magnesium niobate as a high-κ gate dielectric for two-dimensional electronics发表在Nature Electronics。

论文链接：

图1: MgNb2O6材料表征和DFT计算。

图2:超薄MgNb2O6介电性能。

图3:基于高介电常数κ的MgNb2O6电介质，二硫化钼MoS2 场效应晶体管FET的电特性。

图4:基于MgNb2O6电介质，短沟道MoS2 场效应晶体管FET和逆变器电路。

来源：老郑的科学讲堂