二维晶体异质/相结构的化学构筑与器件研究
发布时间：2023-02-05 11:16
二维过渡金属硫族化合物(Transistion Metal Chalcogenides,TMCs)具有超薄的平面结构、丰富的元素组成和性质,为未来集成电路的构建提供了可选择的新材料。二维材料作为结构基元经过面内拼接或层层堆叠形成异质/相结构,此类结构蕴含着新奇的物理现象,可用于构筑新功能器件,为解决二维器件加工和实用化所面临的问题提供新思路。然而,二维异质/相结构的构筑与器件研究还面临诸多挑战,主要包括:如何在原子尺度上通过化学手段精确控制不同组分的排布,二维异质/相结构的组成、堆垛方式对电学输运性质有哪些有影响,如何通过设计制备异质/相材料来优化器件性能、实现二维晶体电子器件的无损加工与集成等。针对这一领域的关键科学问题,本论文以建立二维晶体异质/相结构的化学构筑方法为突破口,重点关注二维异质/相结构的组成、结构与其能带结构及性质的关联,在此基础上研究基于二维异质/相结构的器件制备与性能优化,提出了器件制备新策略并实现了二维晶体电子器件的初步集成。本论文包括以下三个部分:1.二维MoS2/WS2异质结构的控制合成与性质研究:针对生长过程中由...
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号对照表
第1章 绪论
1.1 硅器件的发展近况
1.1.1 摩尔定律
1.1.2 短沟道效应
1.1.3 后摩尔时代
1.2 二维晶体材料
1.2.1 二维过渡金属硫族化合物的元素组成及性质
1.2.2 二维过渡金属硫族化合物的晶体结构及性质
1.2.3 二维晶体材料的制备方法
1.3 二维晶体异质/相结构
1.3.1 二维异质结构的制备方法
1.3.2 二维异相结构的制备方法
1.3.3 二维异质/相结构的性质研究
1.4 二维晶体电子器件
1.4.1 二维晶体电子器件的研究进展
1.4.2 二维晶体电子器件实用化的关键问题
1.4.3 二维异质/相结构在电子器件领域的应用
1.5 选题目的及研究思路
第2章 二维MoS2/WS2异质结构的制备与性质研究
2.1 本章引言
2.2 实验装置与试剂
2.2.1 化学气相沉积系统
2.2.2 实验试剂与材料
2.2.3 实验仪器
2.3 二维MoS2/WS2异质结构的制备
2.3.1 化学气相沉积法制备单层MoS2和WS2
2.3.2 核壳结构前驱体的制备及表征
2.3.3 MoS2/WS2层间异质结构的制备及表征
2.3.4 MoS2/WS2面内异质结与合金的制备及表征
2.4 二维MoS2/WS2层间异质结构的性质研究
2.4.1 MoS2/WS2层间异质结构的光谱性质
2.4.2 MoS2/WS2层间异质结构的堆垛取向
2.4.3 MoS2/WS2异质结构的电学输运性质
2.5 本章小结
第3章 二维1T’/2HMoTe2异相结构的制备与性质研究
3.1 本章引言
3.2 实验装置与试剂
3.2.1 化学气相沉积系统
3.2.2 实验试剂与材料
3.2.3 实验仪器
3.3 二维MoTe2的相态控制合成
3.3.1 前驱体制备及表征
3.3.2 2H相和1T’相MoTe2的制备与表征
3.3.3 反应条件对生长结果的影响
3.3.4 MoTe2相态控制合成的反应机理
3.4 二维1T’/2HMoTe2异相结的图案化制备
3.4.1 图案化制备
3.4.2 异相结界面结构
3.5 二维1T相和2H相MoTe2的电学性质
3.6 本章小结
第4章 全二维器件的制备与集成方法研究
4.1 本章引言
4.2 实验装置与试剂
4.2.1 化学气相沉积系统
4.2.2 实验试剂与材料
4.2.3 实验仪器
4.3 材料合成与器件集成一体化的全新策略
4.4 全二维晶体器件的制备与集成
4.4.1 全二维场效应晶体管
4.4.2 埋栅场效应晶体管
4.4.3 反相器
4.4.4 射频晶体管阵列
4.4.5 器件稳定性和均匀性
4.5 全二维晶体器件的优势与潜力
4.5.1 超短栅极场效应晶体管
4.5.2 三维集成
4.5.3 柔性器件
4.6 材料体系的拓展探索
4.6.1 碲化钼/碲化钯体系
4.6.2 硒化铂/硒化钼/硒化钨体系
4.7 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3734875
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号对照表
第1章 绪论
1.1 硅器件的发展近况
1.1.1 摩尔定律
1.1.2 短沟道效应
1.1.3 后摩尔时代
1.2 二维晶体材料
1.2.1 二维过渡金属硫族化合物的元素组成及性质
1.2.2 二维过渡金属硫族化合物的晶体结构及性质
1.2.3 二维晶体材料的制备方法
1.3 二维晶体异质/相结构
1.3.1 二维异质结构的制备方法
1.3.2 二维异相结构的制备方法
1.3.3 二维异质/相结构的性质研究
1.4 二维晶体电子器件
1.4.1 二维晶体电子器件的研究进展
1.4.2 二维晶体电子器件实用化的关键问题
1.4.3 二维异质/相结构在电子器件领域的应用
1.5 选题目的及研究思路
第2章 二维MoS2/WS2异质结构的制备与性质研究
2.1 本章引言
2.2 实验装置与试剂
2.2.1 化学气相沉积系统
2.2.2 实验试剂与材料
2.2.3 实验仪器
2.3 二维MoS2/WS2异质结构的制备
2.3.1 化学气相沉积法制备单层MoS2和WS2
2.3.3 MoS2/WS2层间异质结构的制备及表征
2.3.4 MoS2/WS2面内异质结与合金的制备及表征
2.4 二维MoS2/WS2层间异质结构的性质研究
2.4.1 MoS2/WS2层间异质结构的光谱性质
2.4.2 MoS2/WS2层间异质结构的堆垛取向
2.4.3 MoS2/WS2异质结构的电学输运性质
2.5 本章小结
第3章 二维1T’/2HMoTe2异相结构的制备与性质研究
3.1 本章引言
3.2 实验装置与试剂
3.2.1 化学气相沉积系统
3.2.2 实验试剂与材料
3.2.3 实验仪器
3.3 二维MoTe2的相态控制合成
3.3.1 前驱体制备及表征
3.3.2 2H相和1T’相MoTe2的制备与表征
3.3.3 反应条件对生长结果的影响
3.3.4 MoTe2相态控制合成的反应机理
3.4 二维1T’/2HMoTe2异相结的图案化制备
3.4.1 图案化制备
3.4.2 异相结界面结构
3.5 二维1T相和2H相MoTe2的电学性质
3.6 本章小结
第4章 全二维器件的制备与集成方法研究
4.1 本章引言
4.2 实验装置与试剂
4.2.1 化学气相沉积系统
4.2.2 实验试剂与材料
4.2.3 实验仪器
4.3 材料合成与器件集成一体化的全新策略
4.4 全二维晶体器件的制备与集成
4.4.1 全二维场效应晶体管
4.4.2 埋栅场效应晶体管
4.4.3 反相器
4.4.4 射频晶体管阵列
4.4.5 器件稳定性和均匀性
4.5 全二维晶体器件的优势与潜力
4.5.1 超短栅极场效应晶体管
4.5.2 三维集成
4.5.3 柔性器件
4.6 材料体系的拓展探索
4.6.1 碲化钼/碲化钯体系
4.6.2 硒化铂/硒化钼/硒化钨体系
4.7 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3734875
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