厚子層厚度二硫化鉬納米器件及其性能調(diào)控研究.pdf

1、1959年，物理學(xué)家Richard Feynman在其著名的演講“下面的空間還很大”中說到，“如果層狀結(jié)構(gòu)中每一層都采用最適合的排列方式進(jìn)行排列，那能用來做什么呢？”。自二維層狀材料(2DLMs)發(fā)現(xiàn)以來，離這個問題的答案已然越來越近。人們將2DLMs進(jìn)行人工納米復(fù)合，制備出具有不同功能特性的范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)(vdWHs)，并發(fā)展出各種新奇的物理性能。vdWHs器件有望成為下一代納米電子學(xué)器件。二硫化鉬(MoS2)以其合適的帶隙寬度與2D

2、LMs獨有的特性而受到廣泛的關(guān)注。本文以MoS2為基制備出具有特殊性能的場效應(yīng)管并研究其輸運(yùn)特性，主要包括:
　　基于傳統(tǒng)干轉(zhuǎn)印技術(shù)，發(fā)展出一種能夠?qū)⒊《S層狀材料置于vdWHs的最項層的方法，即翻轉(zhuǎn)范德華堆垛轉(zhuǎn)印技術(shù)。該方法可擺脫2DLM的厚度、種類、尺寸形狀等因素，能夠快速、簡潔、高效地獲得所需vdWHs，且該vdWHs頂層超薄2DLM表面未受到任何污染，且?guī)缀鯚o氣泡褶皺出現(xiàn)。該方法為對2DLM表面潔凈度要求很高的器件的制備

3、提供了一個全新的實驗手段，如掃描隧道顯微鏡測量所需純凈表面，以及作為隧穿電極的中間層等。
　　利用上述方法制備出了以超薄h-BN為隧穿層的少數(shù)層MoS2隧穿接觸場效應(yīng)管(TC-FETs)。超薄h-BN隧穿層的存在，抑制了肖特基勢壘的產(chǎn)生，擺脫了費米能級釘扎，實現(xiàn)對溝道化學(xué)勢的均一調(diào)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，在門電壓調(diào)控下，成功獲得了在有限正源漏電壓下的MoS2TC-FETs的雙極特性;同時該器件還具備門電壓可調(diào)的雙向整流特性。通過門電壓對器件

4、的調(diào)節(jié)，器件可表現(xiàn)出pn二極管、閉態(tài)、np二極管、全開四種不同的工作組態(tài)。并采用第一性原理分析發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象符合自由能帶模型。該器件的成功制備為未來將原子級厚度半導(dǎo)體材料應(yīng)用于邏輯器件及高性能門開關(guān)器件中提供新的思路。
　　利用PZT鐵電薄膜制備基于鐵電薄膜調(diào)控的MoS2FETs。初步研究發(fā)現(xiàn)該器件在負(fù)偏壓下表現(xiàn)為一種非常新穎的雙階式場效應(yīng)管，亞閾值擺幅可達(dá)125mV/dec;研究中發(fā)現(xiàn)該器件在測量過程中出現(xiàn)了由于界面電荷陷阱導(dǎo)致的反