《高性能二硫化鉬電晶體的界面調控與電輸運最佳化》是依託華中科技大學，由吳燕慶擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高性能二硫化鉬電晶體的界面調控與電輸運最佳化
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳燕慶
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近年來，基於矽的傳統CMOS器件和電路在運行速度及柔性便攜等指標上開始落後於人們的需求和工程師們的設計目標。因此，在石墨烯之外的具有禁頻寬度的新型二維材料如過渡金屬二硫系化物包括二硫化鉬MoS2等。這些材料具有1-2 eV左右的禁頻寬度及較高遷移率100-1000 cm^2/Vs,很多可以大面積生長的CVD工藝已經逐漸在實驗室中得到開發。本項目將主要將通過研究ALD高k介質在本徵二維材料二硫化鉬上的成膜機理，引入各種官能基團，最佳化其成膜過程，強化介質可靠性與電學特性，有效降低界面散射中心態密度，提升二硫化鉬材料的遷移率，在開態下降低由於界面熱導效率低帶來的負阻效應，增加電晶體的可靠性以及壽命。通過對源漏肖特基勢壘的電學輸運機理研究和雙柵的靜電勢調控，改善接觸電阻，製備並研究高性能雙柵型二硫化鉬電晶體。解決二硫化鉬電晶體的主要瓶頸和挑戰，包括界面特性，電子遷移率，最大飽和電流，開關速度等。
結題摘要
近年來，基於矽的傳統CMOS器件和電路在運行速度及柔性便攜等指標上開始落後於人們的需求和工程師們的設計目標。因此，在石墨烯之外的新型二維半導體如過渡金屬硫系化物包括二硫化鉬MoS2等。這些材料具有1-2 eV左右的禁頻寬度及較高遷移率100-1000 cm^2/Vs,很多可以大面積生長的CVD工藝已經逐漸在實驗室中得到開發。本項目主要研究ALD高k介質可以有效降低界面散射中心態密度，提升二硫化鉬材料的遷移率，在開態下降低由於電子自熱效應帶來的負阻效應，增加電晶體的可靠性以及壽命。通過對源漏肖特基勢壘的電學輸運機理研究和雙柵的靜電勢調控，改善接觸電阻，製備並研究高性能雙柵型二硫化鉬電晶體。同時，報導了一種通過調控CVD生長期間MoO3前驅體重量在熔融玻璃上來實現具有高遷移率、大尺寸雙層MoS2的製備方法。基於CVD雙層二硫化鉬的短溝道電晶體在300 K時能夠提供427 μA/μm的開態電流，在4.3 K時進一步提升為1.52 mA/μm。此外，基於CVD雙層二硫化鉬的射頻電晶體的非本徵截止頻率為7.2 GHz，最大振盪頻率為23 GHz。這些結果對於解決二硫化鉬電晶體的主要瓶頸和挑戰，包括界面特性，電子遷移率，最大飽和電流，開關速度等有重要參考意義與借鑑作用。
