单层二硫化钼背栅场效应晶体管的电学及光电特性研究

发布时间:2018-01-10 21:29

  本文关键词:单层二硫化钼背栅场效应晶体管的电学及光电特性研究 出处:《江苏大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 二硫化钼 场效应晶体管 载流子迁移率 磁滞 击穿


【摘要】:过去半个世纪以来,以硅基半导体材料为基础的大规模集成电路技术得到了飞速发展,随着单位面积上半导体器件密度的不断增加,半导体器件正逐渐接近其尺寸的理论极限,“后摩尔时代”即将到来。二维材料以其优越的理化性能、高载流子迁移率及能带可调等特点,成为最有可能在微电子和光电子等领域引发革命的材料之一。二硫化钼薄膜是典型的二维层状结构材料,单层二硫化钼具有直接带隙,多层二硫化钼具有间接带隙,有望成为硅基半导体的替代材料。此外,基于二硫化钼的各种性能优异的光电传感器、气体传感器及柔性器件在现代医疗、环境、机械及农业等方面都有较大的应用价值。在国家自然基金(No.51675246)的资助下,采用一种新的方法制备了基于二硫化钼的悬置场效应晶体管,并与传统的非悬置器件作对比。单层二硫化钼薄膜样品是采用化学气相沉积(CVD)法制备,将单层二硫化钼薄膜转移到预先图形化处理的带电极衬底上,构成悬置和非悬置的单层二硫化钼场效应晶体管。光学显微镜用来直接观察样品与电极接触情况,拉曼(Raman)光谱用来表征样品层数及质量,原子力显微镜(AFM)用来表征样品表面质量及厚度。对悬置和非悬置场效应晶体管输出特性曲线和转移特性曲线分析发现,室温下悬置器件的载流子迁移率比非悬置器件有4倍的提升,随着温度升高悬置器件的载流子迁移率升高幅度远大于非悬置器件的升高幅度。这主要是因为低温时带电杂质产生的库伦散射是限制其载流子迁移率的主要因素,温度升高时器件载流子迁移率主要被表面声子散射限制。器件的转移特性曲线出现较大的磁滞现象,给器件性能带来较大的不稳定。室温条件下悬置器件的磁滞现象强度小于非悬置器件的强度,随着温度的升高两器件中的磁滞现象强度都出现不同程度的增大。这主要是由于器件上吸附的杂质中的电子转移到沟道材料中充当电荷载流子,导致磁滞现象的发生,高温条件下电子通过接触面间肖特基势垒的几率大大增加,导致磁滞现象的增强。在测试器件电学性能过程中发现悬置器件由于栅氧化层较薄,器件会出现击穿现象。这主要是因为硅氧键的键能较弱,在高电场作用下硅氧键断裂导致缺陷在界面集聚,当大量缺陷形成的渗透通道在热损伤作用下形成稳定的传输通道时器件被击穿。二硫化钼场效应晶体管理论性能的研究对基于二硫化钼薄膜的性能优异的晶体管及传感器的实际应用具有较大的促进作用。
[Abstract]:In the past half century, large scale integrated circuit (LSI) technology based on silicon based semiconductor materials has been developed rapidly, with the increasing density of semiconductor devices per unit area. Semiconductor devices are approaching the theoretical limit of their size and the "post-molar era" is coming. Two-dimensional materials are characterized by their superior physical and chemical properties, high carrier mobility and tunable band. Molybdenum disulfide thin film is a typical two-dimensional layered structure material, monolayer molybdenum disulfide has direct band gap. Multilayer molybdenum disulfide has an indirect band gap and is expected to be an alternative material for silicon based semiconductors. In addition, various excellent photoelectric sensors, gas sensors and flexible devices based on molybdenum disulfide are used in modern medicine and environment. Mechanical and agricultural applications are of great value. Supported by the National Fund for Nature No. 51675246, a new method has been developed for the fabrication of mount field effect transistors based on molybdenum disulfide. The monolayer molybdenum disulfide films were prepared by chemical vapor deposition (CVD) method. The monolayer molybdenum disulfide films were transferred to the pre-patterned substrate with electrodes. The monolayer molybdenum disulfide field effect transistors were constructed. Optical microscope was used to observe the contact between the sample and the electrode. Raman Raman spectroscopy was used to characterize the layer number and mass of the sample. AFM was used to characterize the surface quality and thickness of the samples. The output and transfer characteristic curves of the suspended and unmounted FET were analyzed. The carrier mobility of the mount device at room temperature is 4 times higher than that of the non-mount device. With the increase of temperature, the carrier mobility of the mount device is much higher than that of the non-mounted device. This is mainly because the Coulomb scattering caused by charged impurity at low temperature is the main factor limiting the carrier mobility. . The carrier mobility of the device is mainly limited by surface phonon scattering when the temperature increases. The transfer characteristic curve of the device has a large hysteresis phenomenon. The hysteresis intensity of the mount device is lower than that of the non-mount device at room temperature. With the increase of temperature, the hysteresis intensity of both devices increases in varying degrees, which is mainly due to the transfer of electrons from the impurities in the devices to the channel materials to act as charge carriers. As a result of hysteresis, the probability of electron passing through Schottky barrier between contact surfaces at high temperature is greatly increased. In the process of testing the electrical properties of the device, it is found that the device will break down because of the thin gate oxide layer. This is mainly due to the weak bond energy of the silicon and oxygen bond. Under the action of high electric field, the fracture of SiO2 bond leads to the accumulation of defects at the interface. The device is broken down when the permeable channel formed by a large number of defects forms a stable transmission channel under thermal damage. A study on theoretical Properties of molybdenum disulfide Field effect Transistor based on excellent performance of molybdenum disulfide thin Film. And the practical application of the sensor has a greater role in promoting.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN386

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 云天;几种国外双栅场效应晶体管特性参数[J];国外电子元器件;2001年02期

2 Paul O’Shea;;研究者用碳60制造出高性能场效应晶体管[J];今日电子;2008年04期

3 江兴;;研究者用碳60制造出高性能场效应晶体管[J];半导体信息;2008年04期

4 孙再吉;;碳60制作的高性能场效应晶体管[J];半导体信息;2008年05期

5 ;科学家开发新超导场效应晶体管[J];光机电信息;2011年05期

6 郑冬冬;;美研制出新式超导场效应晶体管[J];半导体信息;2011年03期

7 武建国;;贴片场效应晶体管工作原理及检测(上)[J];家电检修技术;2011年21期

8 武建国;;贴片场效应晶体管工作原理及检测(下)[J];家电检修技术;2011年23期

9 ;美科学家构造出一个超薄超导场效应晶体管[J];电子产品可靠性与环境试验;2012年06期

10 徐烽;;作开关用的场效应晶体管[J];半导体情报;1971年01期

相关会议论文 前10条

1 陈永真;;新型高耐压大功率场效应晶体管[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年

2 陶春兰;董茂军;张旭辉;张福甲;;并五苯场效应晶体管的研制[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年

3 张亚杰;汤庆鑫;胡文平;李洪祥;;有机-无机复合单晶场效应晶体管[A];中国化学会第26届学术年会有机固体材料分会场论文集[C];2008年

4 黄学斌;朱春莉;郭云龙;张仕明;刘云圻;占肖卫;;卟啉-三并噻吩共轭聚合物的合成及其场效应晶体管特性[A];中国化学会第26届学术年会有机固体材料分会场论文集[C];2008年

5 赵广耀;董焕丽;江浪;赵华平;覃翔;胡文平;;并五苯类似物单晶场效应晶体管及其在乙醇气体探测中的应用[A];第十六届全国晶体生长与材料学术会议论文集-08纳米晶体及其表征[C];2012年

6 张亚杰;董焕丽;胡文平;;基于酞菁铜有机单晶微纳米带的双极性场效应晶体管及化学传感器[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年

7 温雨耕;狄重安;吴卫平;郭云龙;孙向南;张磊;于贵;刘云圻;;硫醇修饰对N-型傒酰亚胺场效应晶体管性能的影响[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年

8 刘南柳;周焱;彭俊彪;裴坚;王坚;;提拉法制备图案化有机纳米线场效应晶体管[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年

9 于海波;田孝军;于鹏;董再励;;碳纳米管场效应晶体管的自动化装配方法研究[A];2008’“先进集成技术”院士论坛暨第二届仪表、自动化与先进集成技术大会论文集[C];2008年

10 吕琨;狄重安;刘云圻;于贵;邱文丰;;基于并三噻吩共聚物的空气稳定的OFET研究[A];中国化学会第26届学术年会有机固体材料分会场论文集[C];2008年

相关重要报纸文章 前6条

1 记者 刘霞;美研制出新式超导场效应晶体管[N];科技日报;2011年

2 刘霞;隧道场效应晶体管可为计算机节能99%[N];科技日报;2011年

3 记者 吴长锋 通讯员 杨保国;我科学家成功制备二维黑磷场效应晶体管[N];科技日报;2014年

4 湖南 黄金贵 编译;场效应晶体管传感器的偏置点电路[N];电子报;2013年

5 成都 史为 编译;场效应晶体管和晶体三极管[N];电子报;2013年

6 张弛;芯片巨头合力研究“零待机”芯片[N];网络世界;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 邓剑;双极型有机单晶场效应晶体管光电性质研究[D];吉林大学;2016年

2 燕少安;铁电场效应晶体管的电离辐射效应及加固技术研究[D];湘潭大学;2016年

3 李谊;高性能有机场效应晶体管的研究[D];南京大学;2012年

4 邹旭明;基于一维氧化铟纳米线和二维硫化钼高性能场效应晶体管的研制[D];武汉大学;2016年

5 谢立;超短沟道二硫化钼场效应晶体管的制备及其电学性质研究[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2017年

6 肖永光;铁电场效应晶体管的保持性能与负电容效应研究[D];湘潭大学;2013年

7 刘林盛;场效应晶体管的大信号模型研究[D];电子科技大学;2011年

8 刘一阳;并五苯类有机小分子场效应晶体管材料的合成与器件制备[D];兰州大学;2010年

9 塔力哈尔·夏依木拉提;酞菁铜单晶微纳场效应晶体管在气体传感器中的应用基础研究[D];东北师范大学;2013年

10 陶春兰;并五苯性质的研究及其场效应晶体管的研制[D];兰州大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 田小婷;GaSb/InAs异质结隧穿场效应晶体管的性能分析[D];内蒙古大学;2015年

2 曹露雅;有机双极型薄膜场效应晶体管的制备和应用[D];兰州大学;2015年

3 邹素芬;新型有机小分子场效应晶体管器件的制备及性能研究[D];杭州师范大学;2015年

4 史柯利;聚合物场效应晶体管的制备以及性能研究[D];北京化工大学;2015年

5 李圣威;三栅场效应晶体管(FinFET)电学特性的建模与仿真[D];复旦大学;2014年

6 陈玉成;基于并五苯的有机光敏场效应晶体管的性能研究[D];电子科技大学;2014年

7 秦亚;基于铁电场效应晶体管的基本门电路及灵敏放大器的TCAD模拟[D];湘潭大学;2015年

8 吴传禄;电离辐射对MFIS型铁电场效应晶体管电学性能的影响[D];湘潭大学;2015年

9 彭龙;双栅隧穿场效应晶体管的模型研究[D];湘潭大学;2015年

10 李凯;基于铁电场效应晶体管的查找表的设计与仿真[D];湘潭大学;2015年



本文编号:1406879

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/1406879.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户3a8db***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com