Controllable synthesis of nonlayered high-κ Mn3O4 single-crystal thin films for 2D electronics

数码产品 材料科学 纳米技术 薄膜 光电子学 电气工程 工程类
作者
Jiashuai Yuan,Chuanyong Jian,Zhihui Shang,Yu Yao,Bi‐Cheng Wang,Yixiang Li,Rutao Wang,Zhipeng Fu,Meng Li,Wenting Hong,Xu He,Qian Cai,Wei Liu
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-025-56386-9
摘要

Two-dimensional (2D) materials have been identified as promising candidates for future electronic devices. However, high dielectric constant (κ) materials, which can be integrated with 2D semiconductors, are still rare. Here, we report a hydrate-assisted thinning chemical vapor deposition (CVD) technique to grow manganese oxide (Mn3O4) single crystal nanosheets, enabled by a strategy to minimize the substrate lattice mismatch and control the growth kinetics. The material demonstrated a dielectric constant up to 135, an equivalent oxide thickness (EOT) as low as 0.8 nm, and a breakdown field strength (Ebd) exceeding 10 MV/cm. MoS2 field-effect transistors (FETs) integrated with Mn3O4 thin films through mechanical stacking method operate under low voltages (<1 V), achieving a near 108 Ion/Ioff ratio and a subthreshold swing (SS) as low as 84 mV/dec. The MoS2 FET exhibit nearly zero hysteresis (<2 mV/MV cm⁻¹) and a low drain-induced barrier lowering (~20 mV/V). This work further expands the family of 2D high-κ dielectric materials and provides a feasible exploration for the epitaxial growth of single-crystal thin films of non-layered materials. High dielectric constant (κ) materials compatible with van der Waals materials are desired to promote the development of 2D electronics. Here, the authors report a method to grow Mn3O4 nanosheets exhibiting κ up to 135 and equivalent oxide thickness down to 0.8 nm, enabling the fabrication of high-performance 2D MoS2 transistors.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
13秒前
Tom完成签到,获得积分10
15秒前
18秒前
Lisztan完成签到,获得积分10
21秒前
33秒前
辻诺完成签到 ,获得积分10
35秒前
彪壮的青亦完成签到,获得积分10
44秒前
可靠从云完成签到 ,获得积分10
46秒前
独特的凝云完成签到 ,获得积分10
49秒前
52秒前
悦耳冬萱完成签到 ,获得积分10
56秒前
大力的尔安完成签到,获得积分10
58秒前
iwsaml完成签到 ,获得积分10
1分钟前
gxpjzbg完成签到,获得积分10
1分钟前
余味应助TRNA采纳,获得10
1分钟前
tiankong完成签到,获得积分10
1分钟前
shalom完成签到 ,获得积分10
1分钟前
醉熏的千柳完成签到 ,获得积分10
1分钟前
hoshi完成签到 ,获得积分10
1分钟前
科研通AI5应助小熊沙棘汁采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
李木子完成签到 ,获得积分10
1分钟前
汉堡包应助Shining_Wu采纳,获得10
1分钟前
李天浩完成签到 ,获得积分10
1分钟前
梅溪湖的提词器完成签到,获得积分10
1分钟前
xiahou应助科研通管家采纳,获得30
1分钟前
kkk完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
Fiona完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
丰富的硬币完成签到 ,获得积分10
2分钟前
zsygt应助激昂的秀发采纳,获得10
2分钟前
qianci2009完成签到,获得积分10
2分钟前
沟通亿心完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
qq完成签到 ,获得积分10
2分钟前
陈永伟完成签到,获得积分10
2分钟前
小许同学完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Ruuo616完成签到 ,获得积分10
2分钟前
少川完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
Mixing the elements of mass customisation 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3779230
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3324802
关于积分的说明 10219978
捐赠科研通 3039925
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1668517
邀请新用户注册赠送积分活动 798703
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758503