二硫化锡二维材料的制备与表征及电学性能研究

发布时间：2017-07-29 00:25

  本文关键词：二硫化锡二维材料的制备与表征及电学性能研究

  更多相关文章： 二维材料 薄层 二硫化锡 机械剥离 背栅 场效应晶体管

【摘要】：自从石墨烯被发现以来,二维材料以其特殊的性质引起了人们的极大关注。目前,有关二维材料的研究已经超出石墨烯材料本身,逐步扩展到具有石墨烯层状结构的其他材料。硫族金属化合物因其具有类似的层状结构,愈来愈受到研究人员的重视。本文所介绍的二硫化锡(SnS2)就是这样一种材料,其层与层之间没有形成化学键,仅靠微弱的范德瓦耳斯力结合,可以被制备成二维材料。这里,我们用机械剥离石墨烯的方法制备了多个SnS2薄层样品。通过原子力显微镜的表征,确定了最薄的样品厚度为3 nm,层数在4层左右。在对不同厚度样品进行拉曼光谱表征过程中,观测到SnS2的特征峰位置随材料厚度减小发生移动和分裂的特殊现象,确定了被测样品的晶格类型。利用微器件加工工艺,我们用4层的SnS2样品作为沟道材料,制备了一个场效应晶体管,并对其电学性能做了表征。结果表明：作为沟道材料的SnS2样品为n型半导体。在室温条件下,背栅结构的器件中,阈值电压小于25 V,开关比超过4×104,载流子迁移率大于0.1 cm2V-1s-1。
【关键词】：二维材料 薄层 二硫化锡 机械剥离 背栅 场效应晶体管
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ134.32
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 类石墨烯二维硫族化合物的研究现状11-16
• 1.2.1 维材料的制备方法12-13
• 1.2.2 维硫族化合物材料在器件上的应用13-14
• 1.2.3 维硫族金属化合物中载流子输运和散射机制的研究14-16
• 1.2.4 电子自旋、轨道和谷极化作用研究16
• 1.3 二硫化锡(SnS_2)的研究现状16-17
• 1.4 本文研究的目的和意义17-18
• 1.5 论文的结构与安排18-19
• 2 机械剥离法制备单层SnS_219-26
• 2.1 SnS_2的基本性质19
• 2.2 单层材料制备方法19-20
• 2.3 实验材料与仪器20
• 2.4 材料的制备过程20-24
• 2.4.1 衬底清洗20-21
• 2.4.2 剥离方法21
• 2.4.3 疑似单层样品的定位方法21-23
• 2.4.4 光学显微镜下样品厚度的初步确定23-24
• 2.5 影响样品制备的关键因素总结24-26
• 3 样品的表征26-39
• 3.1 原子力显微镜表征26-34
• 3.1.1 工作原理27
• 3.1.2 原子力显微镜的成像模式及特点27-28
• 3.1.3 不同衬底粗糙度表征的结果28-29
• 3.1.4 硅衬底表面薄层样品厚度的具体分析29-34
• 3.2 拉曼光谱表征34-38
• 3.2.1 拉曼光谱表征的基本原理34-35
• 3.2.2 表征结果35-38
• 3.3 表征结果与讨论38-39
• 4 基于SnS_2薄层的场效应晶体管的制备与表征39-47
• 4.1 场效应晶体管的结构和原理39-40
• 4.2 基于SnS_2薄层的场效应晶体管的制备40-42
• 4.2.1 场效应晶体管的微加工工艺41-42
• 4.3 器件的电学性能测试42-46
• 4.3.1 转移特性曲线测试及载流子迁移率计算43-44
• 4.3.2 输出特性曲线及器件开关比计算44-46
• 4.4 测试结果总结46-47
• 5 结论与未来工作展望47-48
• 参考文献48-52
• 作者简历52-54
• 学位论文数据集54

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本文编号：586738