基于二维黑磷材料的场效应晶体管及其电输运研究
发布时间：2020-12-17 23:57
二维半导体材料由于其独特的层状结构与优异的光电子学特性,已被认为是颇具前景的下一代新型半导体材料。黑磷是2014年新发现的一种单元素二维层状半导体材料。从导电特性上看,黑磷具备双极导电性能,并具有较大的空穴场效应迁移率,室温下可达1000 cm2/Vs。从能带上看,黑磷具有窄的直接带隙,禁带宽度约为0.3 eV,填补了二维材料体系中从零带隙石墨烯到宽带隙二硫化钼的空缺。此外,黑磷还具有很强的平面各向异性。这些优异的特性为黑磷在未来先进电子和光电子器件的应用提供了丰富的研究平台。在本论文中,我们将对黑磷及其异质结的电输运特性和电子器件做详细探究。研究内容包括以下几个方面:一、采用经典的“硅-栅介质-半导体”结构制作了背栅式黑磷场效应晶体管,并系统测量了其电输运特性在不同温度下的表现情况。随后我们选用N型二硫化钼晶体管和P型黑磷晶体管的组合制作出一系列的逻辑器件。包括超高增益二进制CMOS反相器和中间逻辑态可调的三进制逻辑器件。二进制器件中我们通过改变二硫化钼和黑磷沟道长度的方法来调节其对应晶体管的阈值电压匹配,获得了较大的电压转换增益。在我们制作的12个同样结构的器...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
|黑磷的拉曼表征
图 1.11 | 黑磷 FTIR 中红外光吸收测试。a . 不同波数下的透光率实测结果。黑色线为背景信号强度。红色线为该背景下样品信号强度。b. 黑磷的在不同波数下的消光率。为测量其各向异性光吸收，需要借助红外光偏振片。加入偏振片后黑磷偏振消光光谱测试的实验示意图如图 1.12 a 所示。首先测量衬底（为高纯高透光硅片）在某一偏振方向上的透光信号强度，记为 T0。然后再在同等条件下测量包含了黑磷纳米片（见图 1.12a 中的光学显微镜图）的衬底的偏振透光信号强度，记为 T。则黑磷纳米片在该偏振方向上的消光率为 1-T/T0。图 1.12b 展示了在 FTIR 设备中调节偏振片的角度不同方向偏振光测得的黑磷消光光谱。可以看到不同偏振方向下黑磷的消光光谱走势一致，但在各个方向下的数值不同。在图 1.12c 中，我们提取了在不同波数、不同偏振方向上的黑磷消光率。该数据呈“8”字型，表明黑磷对红外偏振光有着明显的各向异性吸收。基于该测试结果，可以推断出该黑磷纳米片的晶格方向如图 1.12a 右上角光学显微镜图片所示。采用这一探测方法的优势是，我们可以通过宏观的光吸收率测
16| 黑磷 FTIR 中偏振红外光吸收测试。 a. 测量原理和黑磷形貌图。b. 不同偏 b 图中提取的黑磷各向异性光吸收率。可推断出该黑磷纳米片的晶向如图 a
本文编号：2922945
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
|黑磷的拉曼表征
图 1.11 | 黑磷 FTIR 中红外光吸收测试。a . 不同波数下的透光率实测结果。黑色线为背景信号强度。红色线为该背景下样品信号强度。b. 黑磷的在不同波数下的消光率。为测量其各向异性光吸收，需要借助红外光偏振片。加入偏振片后黑磷偏振消光光谱测试的实验示意图如图 1.12 a 所示。首先测量衬底（为高纯高透光硅片）在某一偏振方向上的透光信号强度，记为 T0。然后再在同等条件下测量包含了黑磷纳米片（见图 1.12a 中的光学显微镜图）的衬底的偏振透光信号强度，记为 T。则黑磷纳米片在该偏振方向上的消光率为 1-T/T0。图 1.12b 展示了在 FTIR 设备中调节偏振片的角度不同方向偏振光测得的黑磷消光光谱。可以看到不同偏振方向下黑磷的消光光谱走势一致，但在各个方向下的数值不同。在图 1.12c 中，我们提取了在不同波数、不同偏振方向上的黑磷消光率。该数据呈“8”字型，表明黑磷对红外偏振光有着明显的各向异性吸收。基于该测试结果，可以推断出该黑磷纳米片的晶格方向如图 1.12a 右上角光学显微镜图片所示。采用这一探测方法的优势是，我们可以通过宏观的光吸收率测
16| 黑磷 FTIR 中偏振红外光吸收测试。 a. 测量原理和黑磷形貌图。b. 不同偏 b 图中提取的黑磷各向异性光吸收率。可推断出该黑磷纳米片的晶向如图 a
本文编号：2922945
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