Ultranarrow Semiconductor WS2 Nanoribbon Field-Effect Transistors
Artikel i vetenskaplig tidskrift, 2025
Semiconducting transition metal dichalcogenides (TMDs) have attracted significant attention for their potential to develop high-performance, energy-efficient, and nanoscale electronic devices. Despite notable advancements in scaling down the gate and channel length of TMD field-effect transistors (FETs), the fabrication of sub-30 nm narrow channels and devices with atomic-scale edge control still poses challenges. Here, we demonstrate a crystallography-controlled nanostructuring technique to fabricate ultranarrow tungsten disulfide (WS2) nanoribbons as small as sub-10 nm in width. The WS2 nanoribbon junctions having different widths display diodic current-voltage characteristics, providing a way to create and tune nanoscale device properties by controlling the size of the structures. The transport properties of the nanoribbon FETs are primarily governed by narrow channel effects, where the mobility in the narrow channels is limited by edge scattering. Our findings on nanoribbon devices hold potential for developing future-generation nanometer-scale van der Waals semiconductor-based devices and circuits.
WS2
zigzagedges
nanoribbon
diodes
2D semiconductors
TMDs
transition metal dichalcogenides
field-effect transistors
crystallographically controlled nanostructuring
Författare
Anamul Md Hoque
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantkomponentfysik
Aleksandr Poliakov
Chalmers, Fysik, Nano- och biofysik
Battulga Munkhbat
Chalmers, Fysik, Nano- och biofysik
Konstantina Kyprianou
Chalmers, Kemi och kemiteknik, Energi och material
Abhay Vivek Agrawal
Chalmers, Fysik, Nano- och biofysik
Nano- och biofysik DP
Andrew Yankovich
Chalmers, Fysik, Nano- och biofysik
Sameer Kumar Mallik
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantkomponentfysik
Bing Zhang
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Mikrovågselektronik
Richa Mitra
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantkomponentfysik
Alexei Kalaboukhov
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantkomponentfysik
Eva Olsson
Chalmers, Fysik, Nano- och biofysik
Sergey Kubatkin
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantkomponentfysik
Julia Wiktor
Chalmers, Fysik, Kondenserad materie- och materialteori
Samuel Lara Avila
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantkomponentfysik
Timur Shegai
Chalmers, Fysik, Nano- och biofysik
Saroj Prasad Dash
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantkomponentfysik
Nano Letters
1530-6984 (ISSN) 1530-6992 (eISSN)
Vol. 25 5 1750-17572D Heterostructure Non-volatile Spin Memory Technology (2DSPIN-TECH)
Europeiska kommissionen (EU) (EC/HE/101135853), 2023-12-01 -- 2026-11-30.
Spinntronik med topologiskt kvantmaterial och magnetisk heterostruktur
Vetenskapsrådet (VR) (2021-04821), 2022-01-01 -- 2025-12-31.
Stark plasmon-exciton koppling för effektiva foton-foton interaktioner
Vetenskapsrådet (VR) (2017-04545), 2018-01-01 -- 2021-12-31.
2D material-baserad teknologi för industriella applikationer (2D-TECH)
VINNOVA (2024-03852), 2023-11-01 -- 2029-12-31.
VINNOVA (2019-00068), 2020-05-01 -- 2024-12-31.
GKN Aerospace Sweden (2D-tech), 2021-01-01 -- 2024-12-31.
Visualisering av stark växelverkan mellan ljus och materia genom NEX-GEN-STEM
Vetenskapsrådet (VR) (2020-04986), 2021-01-01 -- 2024-12-31.
Kvantplasmonik – en teknologi för foton-fotonväxelverkan på kvantnivå vid rumstemperatur
Vetenskapsrådet (VR) (2016-06059), 2017-01-01 -- 2022-12-31.
Tvådimensionell spintronik minnesteknik
Vetenskapsrådet (VR) (2021-05925), 2021-12-01 -- 2024-11-30.
Topologi och magnetism i nya kvantmaterial
Vetenskapsrådet (VR) (2018-07046), 2020-01-01 -- 2021-12-31.
Graphene Core Project 3 (Graphene Flagship)
Europeiska kommissionen (EU) (EC/H2020/881603), 2020-04-01 -- 2023-03-31.
Ämneskategorier (SSIF 2025)
Materialkemi
Den kondenserade materiens fysik
Styrkeområden
Nanovetenskap och nanoteknik
Energi
Materialvetenskap
Infrastruktur
Myfab (inkl. Nanotekniklaboratoriet)
DOI
10.1021/acs.nanolett.4c01076
PubMed
39846459