基于二维材料的场效应晶体管TCAD仿真及其关键工艺制备
发布时间：2021-01-10 08:29
石墨烯场效应管的性能与顶栅介质和衬底的材料有关。目前,栅介质的电学性能及其与石墨烯间的界面特性是制约器件性能提升的关键,所以本次工作针对目前顶栅结构石墨烯场效应晶体管其栅介质对器件的影响,重点开展了对石墨烯场效应管栅介质的制备和性能进行了研究,对氧化铝栅介质制备的关键工艺的方法进行了优化,进一步提高了氧化铝栅介质的电学性能。另外,六方氮化硼（Boron Nitride,BN）具有与石墨烯相似的原子结构,二维平面结构也使该材料具有超平坦表面,而且表面没有悬挂键和电荷陷阱。在室温下h-BN上石墨烯中载流子迁移率很高,h-BN作为衬底和栅介质在提高石墨烯场效应晶体管射频特性上有很大优势。本文结合已有的器件实验结果利用silvaco TCAD对氮化硼/石墨烯/氮化硼结构的石墨烯场效应晶体管进行模型构建,以对其机制进行研究。本论文的核心内容如下:1)在石墨烯上采用一种预先水处理ALD生长的方法以提高氧化铝的致密性。通过预先水处理ALD工艺过程的设计,对其进行了优化,得到了在石墨烯上生长的氧化铝粗糙度更小的结果,另外,采用了一种铜网硬掩膜蒸发金属的方法对击穿特性和漏电进行了测试,用以对氧化铝致密性...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１石墨烯场效应管基混频器结构丨叫??Ｆｉｇ．１－１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｉｘｅｒ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｆｉｅｌｄ?ｅｆｆｅｃｔ?ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ??
可以自由移动，所以其电子迁移率可以达到从能带上看，石??墨烯的导带底价带顶连接为一点，此点为ＤｉｒａＣ点。此外，其能带结构成线性的??锥形，如图１－３，其费米能级的变化和载流子浓度有关，ｎ型载流子主导时，其??费米能级在导带上方，空穴主导时，结果相反。在有良好的电学性能的同时，其??碳原子之间的成键也导致了石墨烯具有了超强的力学硬度与韧性。目前在发现的??强度、硬度较高的物质材中，石墨烯的强度是最大的，同时它又有很好的弹性，??其抗拉强度为１２５?ＧＰａ，旨性模量１．?ｌＴＰａ。??３??
ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??根据石墨烯本身结构的层数，石墨烯有单层、双层、少层（３？１０层）：??及多层石墨烯（厚度在１０层以上、１０?ｎｍ以下）的区别［１３］，不同层数的石墨??烯其物理性质也会出现很小的变化，比如最近研究的双层石墨烯，其在一定魔角??的情况下，会出现低温超导的现象。单层的石墨烯十分轻薄，在理想的状态下，??单层的石墨烯的比表面积远高于同等条件下活性炭，所以其也具有良好的吸附性??能，可以用来应用于水处理等方面。石墨烯也具有很高的热导率，其在器件中可??能起到散热的效果也吸引了广大学者去研究，所以石墨烯在许多微电子热电等领??域也有非常广阔的应用前景。另外，石墨烯有很好的光学性质，其对可见光几乎??是完全透明。??从石墨烯的制备来说，目前有多种方法可以对其制备。石墨烯的胶带剥离法??制备简单，只需要很小的作用力。??ＣＶＤ化学气相沉淀法也比较常见，也是本文所采用的石墨烯材料的来源。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯/星形聚丙烯酸酯纳米复合涂料的制备及性能[J]. 陈俊,徐海进,杨蒙,任强,卞建华,方建波,汪称意,李坚. 高分子材料科学与工程. 2017(11)
[2]石墨烯合成及应用研究进展[J]. 党民团,麻小强. 渭南师范学院学报. 2017(04)
[3]石墨烯材料的结构、性质及表征解析[J]. 胡忠良,李雪锋,刘伟健,梁耀华,冷琪. 湖南工业大学学报. 2016(03)
本文编号：2968401
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１石墨烯场效应管基混频器结构丨叫??Ｆｉｇ．１－１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｍｉｘｅｒ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｆｉｅｌｄ?ｅｆｆｅｃｔ?ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ??
可以自由移动，所以其电子迁移率可以达到从能带上看，石??墨烯的导带底价带顶连接为一点，此点为ＤｉｒａＣ点。此外，其能带结构成线性的??锥形，如图１－３，其费米能级的变化和载流子浓度有关，ｎ型载流子主导时，其??费米能级在导带上方，空穴主导时，结果相反。在有良好的电学性能的同时，其??碳原子之间的成键也导致了石墨烯具有了超强的力学硬度与韧性。目前在发现的??强度、硬度较高的物质材中，石墨烯的强度是最大的，同时它又有很好的弹性，??其抗拉强度为１２５?ＧＰａ，旨性模量１．?ｌＴＰａ。??３??
ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??根据石墨烯本身结构的层数，石墨烯有单层、双层、少层（３？１０层）：??及多层石墨烯（厚度在１０层以上、１０?ｎｍ以下）的区别［１３］，不同层数的石墨??烯其物理性质也会出现很小的变化，比如最近研究的双层石墨烯，其在一定魔角??的情况下，会出现低温超导的现象。单层的石墨烯十分轻薄，在理想的状态下，??单层的石墨烯的比表面积远高于同等条件下活性炭，所以其也具有良好的吸附性??能，可以用来应用于水处理等方面。石墨烯也具有很高的热导率，其在器件中可??能起到散热的效果也吸引了广大学者去研究，所以石墨烯在许多微电子热电等领??域也有非常广阔的应用前景。另外，石墨烯有很好的光学性质，其对可见光几乎??是完全透明。??从石墨烯的制备来说，目前有多种方法可以对其制备。石墨烯的胶带剥离法??制备简单，只需要很小的作用力。??ＣＶＤ化学气相沉淀法也比较常见，也是本文所采用的石墨烯材料的来源。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯/星形聚丙烯酸酯纳米复合涂料的制备及性能[J]. 陈俊,徐海进,杨蒙,任强,卞建华,方建波,汪称意,李坚. 高分子材料科学与工程. 2017(11)
[2]石墨烯合成及应用研究进展[J]. 党民团,麻小强. 渭南师范学院学报. 2017(04)
[3]石墨烯材料的结构、性质及表征解析[J]. 胡忠良,李雪锋,刘伟健,梁耀华,冷琪. 湖南工业大学学报. 2016(03)
本文编号：2968401
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