低维半导体双电层晶体管器件及其电子输运研究
发布时间：2021-11-21 03:34
低维材料蕴含丰富的物理性质,利用这些性质可以得到各种类型的应用。探索低维材料电子器件是今后材料与物理,乃至微电子方向研究的重点,而调控电子器件最简单、最有效的手段就是场效应晶体管,离子液体双电层晶体管相比传统的金属-氧化物-半导体晶体管具有更大的调制能力,往往能出现传统结构所不能实现的物理现象,本文主要采用离子液体双电层晶体管结构电场各类低维材料的物性,开展一下三个部分的工作。1.采用分子束外延制备了高质量的ZnO单晶薄膜,并通过微加工技术制备了 ZnO双电层晶体管,最终电场调控其电子输运行为以及光致发光。随着静电调制的载流子浓度提高,我们发现可逆的金属绝缘体转变,ZnO的磁阻也由正磁阻变为负磁阻,这是由于正向磁阻源于电子被局域化的顺磁中心散射导致,静电调制引入的载流子会抑制这个过程,从而导致正磁阻减小,与此同时,与弱局域化效应相关的负磁阻仍然存在,并随着载流子浓度的增加称为主导行为。同时我们还发现载流子浓度的提高还能有效抑制非辐射复合,增强近带边发光。这种原位电场调控材料的光、电和磁输运性能的手段为寻找新的量子材料和光电器件提供新的机会2.采用分子束外延制备了高迁移率的PbTe/Cd...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１（ａ）贝尔实验室第一个点接触晶体管（ｂ）截至２０１７年摩尔定律发展趋势??
?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?攀??图１．２自旋转移力矩：（ａ）ＳＴＴ效应原理［２４］，（ｂ）两端ＭＴＪ结构??Ｆｉｇ．?１．２?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?（ａ）?ｔｈｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ－ｉｎｄｕｃｅｄ?ＳＴＴ?ａｎｄ?（ｂ）?ｔｈｅ?２－ｔｅｒｍｉｎａｌ?ＭＴＪ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??图１．３世界上最小栅极晶体管示意图［２１】??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｍａｌｌｅｓｔ?ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｗｏｒｌｄ??过去十年，材料合成和器件制备技术的成熟驱动以二维过渡金属硫化物为代??表的二维材料和离子液体双电层晶体管技术的发展，也为后摩尔定律时代寻找新??的半导体器件提供一种解决方案。??４??
纖誦漏??（＾）?Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?ｍｅｔａｌ?〇?Ｃｈａｌｃｏｇｅｎ??图１．４单层过渡金属硫化物２Ｈ，?ＩＴ和ＩＴ’晶相原子结构Ｍｌ??Ｆｉｇ．?１．４?Ａｔｏｍｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｌａｙｅｒｓ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?ｍｅｔａｌ?ｄｉｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｓ?ｉｎ?ｔｈｅｉｒ?２Ｈ，?ＩＴ??ａｎｄ?ＩＴ’ｐｈａｓｅｓ??ＴＭＤｓ有着十分悠久并且富有成效的研究历史。１９２３年ＬｉｎｕｓＰａｕｌｉｎ就确定??其结构［４５】，到１９６０年代已经发现超过６０种ＴＭＤｓ，其中至少４０种为层状结构??１４６］〇?１９８６年单层ＭｏＳ２悬浮液首次被合成。［４７］?１９９０年代在研究碳纳米管和富??勒烯同时期，Ｒ．?Ｔｅｎｎｅ等人在研究无机富勒烯和碳纳米管时发现ＷＳ２纳米管和??巢状纳米颗粒［４８］，随后合成Ｍ〇Ｓ２纳米管和巢状纳米颗粒ｔ４９］。如今先进技术的??发展为研究层状材料开辟了新的路径。目前合成超薄ＴＭＤｓ主要方法有分子束??外延（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｂｅａｍ?ｅｐｉｔａｘｙ，?ＭＢＥ）、化学气相沉积（ＣＶＤ）和金属有机化??学气相沉积（Ｍｅｔａｌ－ｏｒｇａｎｉｃ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｖａｐｏｒ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，?ＭＯＣＶＤ）等。最近有学者??报道采用金属熔盐辅助化学气相沉积合成４７种ＴＭＤｓ化合物，其中包括３２中??二元化合物、１３种合金和２种异质结。??由于ＴＭＤｓ的化学组成和结构相的多样性
【参考文献】：
期刊论文
[1]Protonation induced high-Tc phases in iron-based superconductors evidenced by NMR and magnetization measurements[J]. Yi Cui,Gehui Zhang,Haobo Li,Hai Lin,Xiyu Zhu,Hai-Hu Wen,Guoqing Wang,Jinzhao Sun,Mingwei Ma,Yuan Li,Dongliang Gong,Tao Xie,Yanhong Gu,Shiliang Lie,Huiqian Luo,Pu Yu,Weiqiang Yu. Science Bulletin. 2018(01)
[2]晶体管发明70周年纪念[J]. 姬扬. 现代物理知识. 2017(06)
[3]Bi2Sr2CaCu2O8+δ衬底上单层铜氧化物外延薄膜的超导配对机理研究（英文）[J]. 仲勇,王旸,韩厦,吕衍凤,王文琳,张定,丁浩,张一民,王立莉,何珂,Ruidan Zhong,John A.Schneeloch,顾根大,宋灿立,马旭村,薛其坤. Science Bulletin. 2016(16)
[4]浅谈5/2量子霍尔态:偶数分母与拓扑量子计算[J]. 林熙. 物理. 2015(12)
[5]二维材料双电层场晶体管的研究[J]. 何学侠,刘富才,曾庆圣,刘政. 化学学报. 2015(09)
博士论文
[1]PbTe/CdTe材料的外延生长及物理特性的研究[D]. 张兵坡.浙江大学 2015
[2]Ⅲ-Ⅴ族半导体异质结二维电子气输运特性研究[D]. 金东东.清华大学 2014
[3]Sm0.6Nd0.4NiO3/LaAlO3异质外延薄膜中的金属绝缘体转变[D]. 黄浩亮.中国科学技术大学 2014
[4]磁性掺杂拓扑绝缘体量子阱薄膜制备及性质研究[D]. 常翠祖.清华大学 2012
本文编号：3508689
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１（ａ）贝尔实验室第一个点接触晶体管（ｂ）截至２０１７年摩尔定律发展趋势??
?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?攀??图１．２自旋转移力矩：（ａ）ＳＴＴ效应原理［２４］，（ｂ）两端ＭＴＪ结构??Ｆｉｇ．?１．２?Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?（ａ）?ｔｈｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ－ｉｎｄｕｃｅｄ?ＳＴＴ?ａｎｄ?（ｂ）?ｔｈｅ?２－ｔｅｒｍｉｎａｌ?ＭＴＪ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??图１．３世界上最小栅极晶体管示意图［２１】??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｍａｌｌｅｓｔ?ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｗｏｒｌｄ??过去十年，材料合成和器件制备技术的成熟驱动以二维过渡金属硫化物为代??表的二维材料和离子液体双电层晶体管技术的发展，也为后摩尔定律时代寻找新??的半导体器件提供一种解决方案。??４??
纖誦漏??（＾）?Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?ｍｅｔａｌ?〇?Ｃｈａｌｃｏｇｅｎ??图１．４单层过渡金属硫化物２Ｈ，?ＩＴ和ＩＴ’晶相原子结构Ｍｌ??Ｆｉｇ．?１．４?Ａｔｏｍｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｌａｙｅｒｓ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?ｍｅｔａｌ?ｄｉｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｓ?ｉｎ?ｔｈｅｉｒ?２Ｈ，?ＩＴ??ａｎｄ?ＩＴ’ｐｈａｓｅｓ??ＴＭＤｓ有着十分悠久并且富有成效的研究历史。１９２３年ＬｉｎｕｓＰａｕｌｉｎ就确定??其结构［４５】，到１９６０年代已经发现超过６０种ＴＭＤｓ，其中至少４０种为层状结构??１４６］〇?１９８６年单层ＭｏＳ２悬浮液首次被合成。［４７］?１９９０年代在研究碳纳米管和富??勒烯同时期，Ｒ．?Ｔｅｎｎｅ等人在研究无机富勒烯和碳纳米管时发现ＷＳ２纳米管和??巢状纳米颗粒［４８］，随后合成Ｍ〇Ｓ２纳米管和巢状纳米颗粒ｔ４９］。如今先进技术的??发展为研究层状材料开辟了新的路径。目前合成超薄ＴＭＤｓ主要方法有分子束??外延（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｂｅａｍ?ｅｐｉｔａｘｙ，?ＭＢＥ）、化学气相沉积（ＣＶＤ）和金属有机化??学气相沉积（Ｍｅｔａｌ－ｏｒｇａｎｉｃ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｖａｐｏｒ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，?ＭＯＣＶＤ）等。最近有学者??报道采用金属熔盐辅助化学气相沉积合成４７种ＴＭＤｓ化合物，其中包括３２中??二元化合物、１３种合金和２种异质结。??由于ＴＭＤｓ的化学组成和结构相的多样性
【参考文献】：
期刊论文
[1]Protonation induced high-Tc phases in iron-based superconductors evidenced by NMR and magnetization measurements[J]. Yi Cui,Gehui Zhang,Haobo Li,Hai Lin,Xiyu Zhu,Hai-Hu Wen,Guoqing Wang,Jinzhao Sun,Mingwei Ma,Yuan Li,Dongliang Gong,Tao Xie,Yanhong Gu,Shiliang Lie,Huiqian Luo,Pu Yu,Weiqiang Yu. Science Bulletin. 2018(01)
[2]晶体管发明70周年纪念[J]. 姬扬. 现代物理知识. 2017(06)
[3]Bi2Sr2CaCu2O8+δ衬底上单层铜氧化物外延薄膜的超导配对机理研究（英文）[J]. 仲勇,王旸,韩厦,吕衍凤,王文琳,张定,丁浩,张一民,王立莉,何珂,Ruidan Zhong,John A.Schneeloch,顾根大,宋灿立,马旭村,薛其坤. Science Bulletin. 2016(16)
[4]浅谈5/2量子霍尔态:偶数分母与拓扑量子计算[J]. 林熙. 物理. 2015(12)
[5]二维材料双电层场晶体管的研究[J]. 何学侠,刘富才,曾庆圣,刘政. 化学学报. 2015(09)
博士论文
[1]PbTe/CdTe材料的外延生长及物理特性的研究[D]. 张兵坡.浙江大学 2015
[2]Ⅲ-Ⅴ族半导体异质结二维电子气输运特性研究[D]. 金东东.清华大学 2014
[3]Sm0.6Nd0.4NiO3/LaAlO3异质外延薄膜中的金属绝缘体转变[D]. 黄浩亮.中国科学技术大学 2014
[4]磁性掺杂拓扑绝缘体量子阱薄膜制备及性质研究[D]. 常翠祖.清华大学 2012
本文编号：3508689
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3508689.html
