基於二維納米材料的半導體器件模擬方法研究

《基於二維納米材料的半導體器件模擬方法研究》是依託北京大學，由劉曉彥擔任負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於二維納米材料的半導體器件模擬方法研究
• 項目負責人：劉曉彥
• 項目類別：專項基金項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

本項目將在前期單層石墨烯納米帶器件模型、模擬研究及量子輸雲的含時模擬方法研究基礎上，進一步開展基於過渡金屬二硫化物等二維納米材料的器件的模擬方法研究，發展適於過渡金屬或sp3雜化等複雜情況下的電子結構計算方法，研究適於二維納米材料特點的輸運模型和模擬方法，研究影響基於二維材料半導體器件中載流子遷移率下降的原因，建立相應的模型，探索研究含時量子輸運的模擬方法，發展從能帶，輸運直到I-V特性的基於二維納米材料的原子級器件模擬方法，編寫相應的程式並開展可計算性研究。其中電子結構計算、計入散射的量子輸運模型與方法以及含時量子輸運的模擬方法均是納米尺度低維電子器件模擬中的關鍵共性問題，這些問題的突破將為我國新一代電子器件的研究提供理論基礎和計算機輔助設計工具。

結題摘要

在過渡金屬二硫化物二維納米材料電子結構、應變效應、輸運機理、散射機制及相應模型與模擬方法等方面開展了研究，基於密度泛函理論計算了二維和一維過渡金屬二硫化物（MoS2，WS2）的電學特性，研究了層數，應力對二維過渡金屬二硫化物的電學特性；研究了寬度以及鈍化方式對過渡金屬二硫化物納米帶的電子結構的影響；提出了有利於提高納米帶穩定性和載流子遷移率的鈍化方式。開發了適於過渡金屬二硫化物二維納米材料的蒙特卡羅模擬程式，對單層二硫化鉬中的載流子輸運進行了模擬和驗證，研究了單層二硫化鉬中載流子的高場非線性輸運，揭示了光學聲子和聲學聲子對單層二硫化鉬中載流子的不同作用；建立了考慮高k柵介質對外界雜質電荷的禁止效應和高k柵介質中的遠程聲子散射的散射模型，利用所建立的模型與模擬程式，解釋了使用高k柵介質之後的過渡金屬二硫化物二維納米材料載流子遷移率遠遠低於只考慮聲子散射情況下的載流子遷移率的原因，為基於過渡金屬二硫化物二維納米材料的器件設計和最佳化提供了理論基礎和工具。一年來來我們在國內外核心刊物和國際會議上接收或發表論文5篇，其中被SCI收錄1篇、另外2篇已接收的論文也將發表在SCI收錄的刊物上。