碲化钼场效应晶体管的退火效应的理论及应用研究

发布时间：2020-05-28 00:36

【摘要】：接触金属与纳米材料之间界面问题的研究对微纳电子器件的研究和发展起到很重要的作用。在很多情况下,金属与二维材料之间的接触可以极大的影响场效应晶体管的电学特性。本文经研究发现,快速退火效应通过改变碲化钼的位错来改变碲化钼场效应晶体管的空穴和电子的掺杂,继而使得肖特基势垒发生变化,最终改变了电学极性。同时,本论文通过利用快速退火效应在碲化钼场效应晶体管中的效应,完成了碲化钼同质PN结及碲化钼同质反相器的设计及制作。论文第二章介绍了场效应晶体管的工作原理。同时介绍了场效应晶体管的技术指标和相关微纳加工工艺,包括光刻、物理气象沉积、电子束光刻等。论文第三章进行了退火效应在碲化钼场效应晶体管中的研究。通过利用不同的金属做电极来进行横向对比,数据显示,尽管不同器件的接触金属的功函数不同,器件的电学极性几乎相同。未经过退火处理的碲化钼场效应晶体管的电学极性都呈现出N型,而经过退火处理之后的器件的电学特性全部变成以P型为主导。通过控制不同的退火温度及退火时间,分析了退火过程影响碲化钼场效应晶体管的关键工艺参数。通过低温环境下的电学性能测试,本文发现退火效应改变了接触界面的肖特基势垒,升高了对电子的肖特基势垒,降低了对空穴的肖特基势垒。根据对高倍率透射电子显微镜的观察,本文得到了碲化钼场效应晶体管的电极与半导体材料的接触界面的碲化钼晶格结构形成位错来对界面进行空穴的掺杂。本文的第四章对碲化钼场效应晶体管的退火效应在PN结及互补型反相器方面的应用进行了介绍。第四章第一部分,首先介绍如何利用退火效应制作碲化钼同质PN结,然后对器件进行了光电测试,观测了PN结在光电池方面的应用。第四章第二部分,利用退火效应制作了碲化钼同质反相器,退火后的器件作为互补型反相器的P型晶体管,未经过退火处理的器件作为N型晶体管。最后,通过理论分析,提出了对器件性能进行优化的方案。第五章对本文的工作进行了总结并对未来的规划进行了阐述。
【图文】：

激光,方法,金属性质,相位

第1章绪论发现，碲化钼在激光的照射下，由于激光照射部位使得局部温度上升至 400℃，碲原子很容易就升华了。碲原子被稀释后，碲化钼的物相也发生了变化。激光辐射使材料出现两种物相：第一个相位，称为 2H(六角晶体)，具有半导体性质，另一个相位，即 1T′，具有金属性质。2H 相位碲化钼的表明可以在激光脉冲下变成1T′相[16]。通过将沟道两侧的碲化钼变成金属性质，，再做上金属电极，就形成了欧姆接触，而金属相的碲化钼和半导体相的碲化钼之间形成肖特基接触，形成同质结。得到了迁移率大于硅的场效应晶体管，如图 1-1 所示。(d)

电学性能,PN结,器件,横向

-2 碲化钼横向 PN 结器件及电学性能图[28]。（a）器件的结构图；（b）器件的光学图超薄碲化钼的原子力显微镜图，PN 结的栅极由金原子构成，两个栅极间距 200 纳）源漏电压 500 mV，1 号栅极悬空，2 号栅极从-4 V 到 4 V 变化时，源漏电流的变PN 结在没有光照情况下的 I-V 特性，偏置条件为： 1 号栅极为 5 V，二号为-5 N 结（绿色曲线），1 号栅极为-5 V，二号为 5 V，构成 NP 结（黑色曲线），1 号V，二号为-5V，构成 P-P 结（蓝色曲线），1 号栅极为 5V，二号为 5V，构成 N（红色曲线）；（f）PN 结和 NP 结转移特性的指数比例图像。石墨烯或者类石墨烯材料因为具有独特的光电性能而引起科研工作者科学家们已经证明这些二维材料具有在光电探测应用中具有很大的潜力尽管有很大的进展，在光电器件领域应用石墨烯或者类石墨烯材料仍存挑战。本文在研制出新的制作碲化钼 PN 结的方法之后，对制作的 PN光学传感，具体的数据及分析将会在第四章中进行分析。.3 碲化钼反相器的研究现状
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN386

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