Low-Resistance 2D/2D Ohmic Contacts: A Universal Approach to High-Performance WSe2, MoS2, and MoSe2 Transistors

Nano Letters

Volumn 16, Issue 3, 2016, Pages 1896-1902

  Chuang, Hsun Jen ^a   Chamlagain, Bhim ^a   Koehler, Michael ^b   Perera, Meeghage Madusanka ^a   Yan, Jiaqiang ^b,c   Mandrus, David ^b,c   Tománek, David ^d   Zhou, Zhixian ^a  

^a WAYNE STATE UNIVERSITY   (United States)

^b University of Tennessee   (United States)

^c OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^d MICHIGAN STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

field effect transistor; MoS2; MoSe2; ohmic contact; two dimensional; WSe2

Indexed keywords

CONTACTS (FLUID MECHANICS); ELECTRIC CONTACTORS; HOLE MOBILITY; MOLYBDENUM COMPOUNDS; OHMIC CONTACTS; TRANSITION METALS; TWO DIMENSIONAL; VAN DER WAALS FORCES;

CHANNEL MATERIALS; CRYOGENIC TEMPERATURES; FIELD EFFECT TRANSISTOR (FETS); HIGH DRIVE CURRENT; MOSE2; TRANSITION METAL DICHALCOGENIDES; UNIVERSAL APPROACH; WSE2;

FIELD EFFECT TRANSISTORS;

EID: 84960538880     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b05066     Document Type: Article

References (47)

1. Lee, G.-H.; Yu, Y.-J.; Cui, X.; Petrone, N.; Lee, C.-H.; Choi, M. S.; Lee, D.-Y.; Lee, C.; Yoo, W. J.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Nuckolls, C.; Kim, P.; Hone, J. ACS Nano 2013, 7 (9) 7931-7936 10.1021/nn402954e
2. Yoon, J.; Park, W.; Bae, G.-Y.; Kim, Y.; Jang, H. S.; Hyun, Y.; Lim, S. K.; Kahng, Y. H.; Hong, W.-K.; Lee, B. H.; Ko, H. C. Small 2013, 9 (19) 3185 10.1002/smll.201370112
3. Das, S.; Gulotty, R.; Sumant, A. V.; Roelofs, A. Nano Lett. 2014, 14 (5) 2861-2866 10.1021/nl5009037
4. Chang, H.-Y.; Yang, S.; Lee, J.; Tao, L.; Hwang, W.-S.; Jena, D.; Lu, N.; Akinwande, D. ACS Nano 2013, 7 (6) 5446-5452 10.1021/nn401429w
5. Wang, Q. H.; Kalantar-Zadeh, K.; Kis, A.; Coleman, J. N.; Strano, M. S. Nat. Nanotechnol. 2012, 7 (11) 699-712 10.1038/nnano.2012.193
6. Podzorov, V.; Gershenson, M. E.; Kloc, C.; Zeis, R.; Bucher, E. Appl. Phys. Lett. 2004, 84 (17) 3301-3303 10.1063/1.1723695
7. Radisavljevic, B.; Radenovic, A.; Brivio, J.; Giacometti, V.; Kis, A. Nat. Nanotechnol. 2011, 6 (3) 147-150 10.1038/nnano.2010.279
8. Fang, H.; Chuang, S.; Chang, T. C.; Takei, K.; Takahashi, T.; Javey, A. Nano Lett. 2012, 12, 3788-3792 10.1021/nl301702r
9. Das, S.; Appenzeller, J. Appl. Phys. Lett. 2013, 103 (10) 103501 10.1063/1.4820408
10. Liu, H.; Neal, A. T.; Ye, P. D. ACS Nano 2012, 6 (10) 8563-8569 10.1021/nn303513c
11. Das, S.; Chen, H.-Y.; Penumatcha, A. V.; Appenzeller, J. Nano Lett. 2013, 13, 100-105 10.1021/nl303583v
12. Gong, C.; Colombo, L.; Wallace, R. M.; Cho, K. Nano Lett. 2014, 14, 1714-1720 10.1021/nl403465v
13. Fang, H.; Tosun, M.; Seol, G.; Chang, T. C.; Takei, K.; Guo, J.; Javey, A. Nano Lett. 2013, 13 (5) 1991-1995 10.1021/nl400044m
14. Du, Y.; Liu, H.; Neal, A. T.; Si, M.; Ye, P. D. IEEE Electron Device Lett. 2013, 34 (10) 1328-1330 10.1109/LED.2013.2277311
15. Kiriya, D.; Tosun, M.; Zhao, P.; Kang, J. S.; Javey, A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (22) 7853-7856 10.1021/ja5033327
16. Yang, L.; Majumdar, K.; Liu, H.; Du, Y.; Wu, H.; Hatzistergos, M.; Hung, P. Y.; Tieckelmann, R.; Tsai, W.; Hobbs, C.; Ye, P. D. Nano Lett. 2014, 14 (11) 6275-6280 10.1021/nl502603d
17. Suh, J.; Park, T.-E.; Lin, D.-Y.; Fu, D.; Park, J.; Jung, H. J.; Chen, Y.; Ko, C.; Jang, C.; Sun, Y.; Sinclair, R.; Chang, J.; Tongay, S.; Wu, J. Nano Lett. 2014, 14 (12) 6976-6982 10.1021/nl503251h
18. Chuang, H.-J.; Tan, X.; Ghimire, N. J.; Perera, M. M.; Chamlagain, B.; Cheng, M. M.-C.; Yan, J.; Mandrus, D.; Tománek, D.; Zhou, Z. Nano Lett. 2014, 14 (6) 3594-3601 10.1021/nl501275p
19. Roy, T.; Tosun, M.; Kang, J. S.; Sachid, A. B.; Desai, S. B.; Hettick, M.; Hu, C. C.; Javey, A. ACS Nano 2014, 8 (6) 6259-6264 10.1021/nn501723y
20. Du, Y.; Zhang, J.; Liu, H.; Majumdar, K.; Kirsch, P. D.; Ye, P. D.; Yang, L. IEEE Electron Device Lett. 2014, 35 (5) 599-601 10.1109/LED.2014.2313340
21. Kappera, R.; Voiry, D.; Yalcin, S. E.; Branch, B.; Gupta, G.; Mohite, A. D.; Chhowalla, M. Nat. Mater. 2014, 13 (12) 1128-1134 10.1038/nmat4080
22. Cho, S.; Kim, S.; Kim, J. H.; Zhao, J.; Seok, J.; Keum, D. H.; Baik, J.; Choe, D.-H.; Chang, K. J.; Suenaga, K.; Kim, S. W.; Lee, Y. H.; Yang, H. Science 2015, 349 (6248) 625-628 10.1126/science.aab3175
23. Liu, Y.; Wu, H.; Cheng, H.-C.; Yang, S.; Zhu, E.; He, Q.; Ding, M.; Li, D.; Guo, J.; Weiss, N. O.; Huang, Y.; Duan, X. Nano Lett. 2015, 15 (5) 3030-3034 10.1021/nl504957p
24. Yu, Y.-J.; Zhao, Y.; Ryu, S.; Brus, L. E.; Kim, K. S.; Kim, P. Nano Lett. 2009, 9 (10) 3430-3434 10.1021/nl901572a
25. Yang, H.; Heo, J.; Park, S.; Song, H. J.; Seo, D. H.; Byun, K.-E.; Kim, P.; Yoo, I.; Chung, H.-J.; Kim, K. Science 2012, 336 (6085) 1140-1143 10.1126/science.1220527
26. Kang, J.; Tongay, S.; Zhou, J.; Li, J.; Wu, J. Appl. Phys. Lett. 2013, 102 (1) 012111 10.1063/1.4774090
27. Larentis, S.; Fallahazad, B.; Tutuc, E. Appl. Phys. Lett. 2012, 101 (22) 223104 10.1063/1.4768218
28. Tongay, S.; Zhou, J.; Ataca, C.; Lo, K.; Matthews, T. S.; Li, J.; Grossman, J. C.; Wu, J. Nano Lett. 2012, 12 (11) 5576 10.1021/nl302584w
29. Braga, D.; Gutiérrez Lezama, I.; Berger, H.; Morpurgo, A. F. Nano Lett. 2012, 12 (10) 5218-5223 10.1021/nl302389d
30. Jones, A. M.; Yu, H.; Ghimire, N. J.; Wu, S.; Aivazian, G.; Ross, J. S.; Zhao, B.; Yan, J.; Mandrus, D. G.; Xiao, D.; Yao, W.; Xu, X. Nat. Nanotechnol. 2013, 8 (9) 634-638 10.1038/nnano.2013.151
31. Liu, W.; Kang, J.; Sarkar, D.; Khatami, Y.; Jena, D.; Banerjee, K. Nano Lett. 2013, 13 (5) 1983-1990 10.1021/nl304777e
32. Huang, J.-K.; Pu, J.; Hsu, C.-L.; Chiu, M.-H.; Juang, Z.-Y.; Chang, Y.-H.; Chang, W.-H.; Iwasa, Y.; Takenobu, T.; Li, L.-J. ACS Nano 2014, 8 (1) 923-930 10.1021/nn405719x
33. Jariwala, D.; Sangwan, V. K.; Late, D. J.; Johns, J. E.; Dravid, V. P.; Marks, T. J.; Lauhon, L. J.; Hersam, M. C. Appl. Phys. Lett. 2013, 102 (17) 173107 10.1063/1.4803920
34. Radisavljevic, B.; Kis, A. Nat. Mater. 2013, 12 (9) 815-820 10.1038/nmat3687
35. Zhang, Y.; Ye, J.; Matsuhashi, Y.; Iwasa, Y. Nano Lett. 2012, 12, 1136-1140 10.1021/nl2021575
36. Ghatak, S.; Pal, A. N.; Ghosh, A. ACS Nano 2011, 5 (10) 7707-7712 10.1021/nn202852j
37. Baugher, B. W. H.; Churchill, H. O. H.; Yang, Y.; Jarillo-Herrero, P. Nano Lett. 2013, 13 (9) 4212-4216 10.1021/nl401916s
38. Roy, T.; Tosun, M.; Cao, X.; Fang, H.; Lien, D.-H.; Zhao, P.; Chen, Y.-Z.; Chueh, Y.-L.; Guo, J.; Javey, A. ACS Nano 2015, 9 (2) 2071-2079 10.1021/nn507278b
39. Lee, C.-H.; Lee, G.-H.; van der Zande, A. M.; Chen, W.; Li, Y.; Han, M.; Cui, X.; Arefe, G.; Nuckolls, C.; Heinz, T. F.; Guo, J.; Hone, J.; Kim, P. Nat. Nanotechnol. 2014, 9 (9) 676-681 10.1038/nnano.2014.150
40. Cui, X.; Lee, G.-H.; Kim, Y. D.; Arefe, G.; Huang, P. Y.; Lee, C.-H.; Chenet, D. A.; Zhang, X.; Wang, L.; Ye, F.; Pizzocchero, F.; Jessen, B. S.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Muller, D. A.; Low, T.; Kim, P.; Hone, J. Nat. Nanotechnol. 2015, 10 (6) 534-540 10.1038/nnano.2015.70
41. Leong, W. S.; Luo, X.; Li, Y.; Khoo, K. H.; Quek, S. Y.; Thong, J. T. L. ACS Nano 2015, 9 (1) 869-877 10.1021/nn506567r
42. Chamlagain, B.; Li, Q.; Ghimire, N. J.; Chuang, H.-J.; Perera, M. M.; Tu, H.; Xu, Y.; Pan, M.; Xaio, D.; Yan, J.; Mandrus, D.; Zhou, Z. ACS Nano 2014, 8 (5) 5079-5088 10.1021/nn501150r
43. Perera, M. M.; Lin, M.-W.; Chuang, H.-J.; Chamlagain, B. P.; Wang, C.; Tan, X.; Cheng, M. M.-C.; Tománek, D.; Zhou, Z. ACS Nano 2013, 7 (5) 4449-4458 10.1021/nn401053g
44. Chuang, S.; Battaglia, C.; Azcatl, A.; McDonnell, S.; Kang, J. S.; Yin, X.; Tosun, M.; Kapadia, R.; Fang, H.; Wallace, R. M.; Javey, A. Nano Lett. 2014, 14 (3) 1337-1342 10.1021/nl4043505
45. Gong, C.; Zhang, H.; Wang, W.; Colombo, L.; Wallace, R. M.; Cho, K. Appl. Phys. Lett. 2013, 103 (5) 053513 10.1063/1.4817409
46. Howell, S. L.; Jariwala, D.; Wu, C.-C.; Chen, K.-S.; Sangwan, V. K.; Kang, J.; Marks, T. J.; Hersam, M. C.; Lauhon, L. J. Nano Lett. 2015, 15 (4) 2278-2284 10.1021/nl504311p
47. Tosun, M.; Fu, D.; Desai, S. B.; Ko, C.; Seuk Kang, J.; Lien, D.-H.; Najmzadeh, M.; Tongay, S.; Wu, J.; Javey, A. Sci. Rep. 2015, 5, 10990 10.1038/srep10990