《高k介質/拓撲絕緣體界面結構的物理和電學特性研究》是依託復旦大學，由孫清清擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高k介質/拓撲絕緣體界面結構的物理和電學特性研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫清清
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
拓撲絕緣體表面高遷移率載流子的發現，為用於未來更高性能的積體電路的場效應電晶體提供了新型高性能溝道材料。然而，從國內外的研究來看，拓撲絕緣體本身優異的輸運性能並未能在電子器件中得到體現。在本項目中，將以獲得高質量的高k介質/拓撲絕緣體界面體系及其相關的物理和結構模型，高遷移率的拓撲絕緣體原型器件及其模型為目標。通過原子層澱積前驅體、高k材料、拓撲絕緣體材料的甄選和工藝最佳化，獲得低損或無損的拓撲絕緣體/高k介質界面結構。 在此基礎上，研究該拓撲絕緣體/高k介質界面的晶體結構和電子結構，高k介質對表面載流子遷移的作用機制，獲得該界面的載流子傳輸機制和界面能帶特徵。通過理論建模，微結構測試和器件測試三方面的綜合分析，研究以該界面為基礎的高速低功耗拓撲絕緣體原型器件的電學特性，並提取器件模型。 最後，整合各項最佳化的材料與工藝，實現遷移率超過1000 cm2/Vs基於拓撲絕緣體的原型電子器件。
結題摘要
隨著Si也逐漸接近其物理極限時，二維半導體（主要為TMD）及拓撲絕緣體（TI）被認為是下一代積體電路中有望延續摩爾定律的重要材料，引起了科學界的廣泛關注。但TMD或TI材料表面沒有懸掛鍵，致使原子層澱積高k介質難以在TMD/TI表面均勻成膜。 針對以上問題，本項目從高k材料製備工藝的開發，薄膜性能的最佳化以及器件性能的表征等方面開展了一系列的研究工作。根據課題組研究計畫，本項目主要開展了基於原子層沉積技術的TMD/TI材料上的開發及其器件套用技術，重點完成了基於原子層沉積的n型MoS2材料開發、p型WS2材料開發，同時針對獲得的材料，開展了器件集成技術研究。 本項目主要結合原子層沉積技術以及新型的TMD和TI材料，開展了新型電子器件的研究。主要完成了如下研究目標： （1）利用原子層沉積技術結合氮原子預摻雜技術，突破了原子晶體p/n摻雜調控的難題，實現了p/n可控的晶圓級TMD材料（如MoS2和WS2）的生長； （2）完成了新材料的器件集成，其電子遷移率和空穴遷移率分別達到25.5 cm2/Vs和18.8 cm2/Vs，開關比超過1E4。 此項技術打破傳統製備工藝難以大面積集成的缺陷，開闊了TMDs材料大面積合成及穩定摻雜的研究思路。 項目發表受標註論文11篇，其中SCI論文10篇。
