单轴应变及空位缺陷对单层α-GeTe电子性质和量子输运的影响

发布时间：2022-10-22 18:12

　　基于新原理的隧穿场效应晶体管（TFETs）亚阈值摆幅（SS）可低于60mV/decade,在低功耗器件应用方面具有广阔前景.然而开态电流偏低是TEFTs面临的巨大挑战.二维材料具有平滑的界面,载流子被限制在二维平面内,栅压更容易控制载流子行为,有望解决上述问题.寻找带隙可调且高载流子迁移率的二维半导体材料成为研究热点.本文基于第一性原理计算,研究了单层α-GeTe的电子性质,分析了单轴应变及空位缺陷对其电子性质的影响.基于电子性质的结果,结合非平衡格林函数的方法,研究了以单层α-GeTe为沟道材料的隧穿场效应晶体管性能,分析了影响单层α-GeTe隧穿场效应晶体管输运性能的应变及缺陷效应.通过计算发现,单层α-GeTe是迁移率较大的间接带隙半导体,沿y方向施加2%~5%的拉伸应变将出现间接到直接再到间接的带隙转变,而且显著提高了载流子迁移率.我们搭建了以单层α-GeTe为沟道的双栅TFET,考虑沟道沿不同输运方向,通过量子力学模拟发现,沿锯齿边方向输运的关态电流比沿扶手椅边方向输运的关态电流低一个数量级,且沿扶手椅边方向3%~4%的拉伸应变可使单层α-GeTe TFET的关态电流减小,开... 

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究状况
        1.2.1 传统金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)
        1.2.2 隧穿场效应晶体管(TFET)
        1.2.3 二维材料的优势
        1.2.4 对二维材料的电子性质有调制作用的两种方法
    1.3 论文内容安排
第二章 基本理论和计算方法
    2.1 密度泛函理论(DFT)
        2.1.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.2 Kohn-Sham方程
        2.1.3 交换关联泛函
        2.1.4 赝势
        2.1.5 Projector Augmented Wave(PAW)方法
    2.2 量子输运计算方法
        2.2.1 器件输运模型
        2.2.2 非平衡密度矩阵
        2.2.3 Landauer-Büttiker公式
    2.3 计算软件
第三章 单轴应变对单层α-GeTe电子性质的影响
    3.1 计算方法
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 单层α-GeTe的电子性质
        3.2.2 单轴应变对单层α-GeTe电子性质的影响
    3.3 结论
第四章 单轴应变对单层α-GeTe TFET输运性能的影响
    4.1 计算方法
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 单层α-GeTe TFET的输运性能
        4.2.2 单轴应变对α-GeTe TFET性能的影响
    4.3 结论
第五章 空位缺陷对单层α-GeTe电子结构及TFET输运性能的影响
    5.1 计算方法
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 单层α-GeTe空位缺陷的电子结构和稳定性
        5.2.2 空位缺陷对α-GeTe TFET输运性能的影响
    5.3 结论
第六章 全文总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间完成论文情况



本文编号：3696611