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.

transition metal dichalcogenides

diodes

nanoribbon

crystallographically controlled nanostructuring

zigzagedges

2D semiconductors

WS2

field-effect transistors

TMDs

Författare

Anamul Md Hoque

Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantkomponentfysik

Alexander Yu. Polyakov

Chalmers, Fysik, Nano- och biofysik

Battulga Munkhbat

Chalmers, Fysik, Nano- och biofysik

Konstantina Kyprianou

Chalmers, Kemi och kemiteknik, Energi och material

Abhay V. Agrawal

Chalmers, Fysik, Nano- och biofysik

Andrew B. 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 1750-1757

2D material-baserad teknologi för industriella applikationer (2D-TECH)

GKN Aerospace Sweden (2D-tech), 2021-01-01 -- 2024-12-31.

VINNOVA (2019-00068), 2020-05-01 -- 2024-12-31.

VINNOVA (2024-03852), 2023-11-01 -- 2029-12-31.

Tvådimensionell spintronik minnesteknik

Vetenskapsrådet (VR) (2021-05925), 2021-12-01 -- 2024-11-30.

Spinntronik med topologiskt kvantmaterial och magnetisk heterostruktur

Vetenskapsrådet (VR) (2021-04821), 2022-01-01 -- 2025-12-31.

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

Mer information

Senast uppdaterat

2025-02-18