發(fā)布時(shí)間：2020-05-28 00:36

【摘要】：接觸金屬與納米材料之間界面問題的研究對(duì)微納電子器件的研究和發(fā)展起到很重要的作用。在很多情況下,金屬與二維材料之間的接觸可以極大的影響場效應(yīng)晶體管的電學(xué)特性。本文經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),快速退火效應(yīng)通過改變碲化鉬的位錯(cuò)來改變碲化鉬場效應(yīng)晶體管的空穴和電子的摻雜,繼而使得肖特基勢(shì)壘發(fā)生變化,最終改變了電學(xué)極性。同時(shí),本論文通過利用快速退火效應(yīng)在碲化鉬場效應(yīng)晶體管中的效應(yīng),完成了碲化鉬同質(zhì)PN結(jié)及碲化鉬同質(zhì)反相器的設(shè)計(jì)及制作。論文第二章介紹了場效應(yīng)晶體管的工作原理。同時(shí)介紹了場效應(yīng)晶體管的技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)微納加工工藝,包括光刻、物理氣象沉積、電子束光刻等。論文第三章進(jìn)行了退火效應(yīng)在碲化鉬場效應(yīng)晶體管中的研究。通過利用不同的金屬做電極來進(jìn)行橫向?qū)Ρ?數(shù)據(jù)顯示,盡管不同器件的接觸金屬的功函數(shù)不同,器件的電學(xué)極性幾乎相同。未經(jīng)過退火處理的碲化鉬場效應(yīng)晶體管的電學(xué)極性都呈現(xiàn)出N型,而經(jīng)過退火處理之后的器件的電學(xué)特性全部變成以P型為主導(dǎo)。通過控制不同的退火溫度及退火時(shí)間,分析了退火過程影響碲化鉬場效應(yīng)晶體管的關(guān)鍵工藝參數(shù)。通過低溫環(huán)境下的電學(xué)性能測(cè)試,本文發(fā)現(xiàn)退火效應(yīng)改變了接觸界面的肖特基勢(shì)壘,升高了對(duì)電子的肖特基勢(shì)壘,降低了對(duì)空穴的肖特基勢(shì)壘。根據(jù)對(duì)高倍率透射電子顯微鏡的觀察,本文得到了碲化鉬場效應(yīng)晶體管的電極與半導(dǎo)體材料的接觸界面的碲化鉬晶格結(jié)構(gòu)形成位錯(cuò)來對(duì)界面進(jìn)行空穴的摻雜。本文的第四章對(duì)碲化鉬場效應(yīng)晶體管的退火效應(yīng)在PN結(jié)及互補(bǔ)型反相器方面的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。第四章第一部分,首先介紹如何利用退火效應(yīng)制作碲化鉬同質(zhì)PN結(jié),然后對(duì)器件進(jìn)行了光電測(cè)試,觀測(cè)了PN結(jié)在光電池方面的應(yīng)用。第四章第二部分,利用退火效應(yīng)制作了碲化鉬同質(zhì)反相器,退火后的器件作為互補(bǔ)型反相器的P型晶體管,未經(jīng)過退火處理的器件作為N型晶體管。最后,通過理論分析,提出了對(duì)器件性能進(jìn)行優(yōu)化的方案。第五章對(duì)本文的工作進(jìn)行了總結(jié)并對(duì)未來的規(guī)劃進(jìn)行了闡述。
【圖文】：

第1章 緒論發(fā)現(xiàn)，碲化鉬在激光的照射下，由于激光照射部位使得局部溫度上升至 400℃，碲原子很容易就升華了。碲原子被稀釋后，碲化鉬的物相也發(fā)生了變化。激光輻射使材料出現(xiàn)兩種物相：第一個(gè)相位，稱為 2H(六角晶體)，具有半導(dǎo)體性質(zhì)，另一個(gè)相位，即 1T′，具有金屬性質(zhì)。2H 相位碲化鉬的表明可以在激光脈沖下變成1T′相[16]。通過將溝道兩側(cè)的碲化鉬變成金屬性質(zhì)，，再做上金屬電極，就形成了歐姆接觸，而金屬相的碲化鉬和半導(dǎo)體相的碲化鉬之間形成肖特基接觸，形成同質(zhì)結(jié)。得到了遷移率大于硅的場效應(yīng)晶體管，如圖 1-1 所示。(d)

-2 碲化鉬橫向 PN 結(jié)器件及電學(xué)性能圖[28]。（a）器件的結(jié)構(gòu)圖；（b）器件的光學(xué)圖超薄碲化鉬的原子力顯微鏡圖，PN 結(jié)的柵極由金原子構(gòu)成，兩個(gè)柵極間距 200 納）源漏電壓 500 mV，1 號(hào)柵極懸空，2 號(hào)柵極從-4 V 到 4 V 變化時(shí)，源漏電流的變PN 結(jié)在沒有光照情況下的 I-V 特性，偏置條件為： 1 號(hào)柵極為 5 V，二號(hào)為-5 N 結(jié)（綠色曲線），1 號(hào)柵極為-5 V，二號(hào)為 5 V，構(gòu)成 NP 結(jié)（黑色曲線），1 號(hào)V，二號(hào)為-5V，構(gòu)成 P-P 結(jié)（藍(lán)色曲線），1 號(hào)柵極為 5V，二號(hào)為 5V，構(gòu)成 N（紅色曲線）；（f）PN 結(jié)和 NP 結(jié)轉(zhuǎn)移特性的指數(shù)比例圖像。石墨烯或者類石墨烯材料因?yàn)榫哂歇?dú)特的光電性能而引起科研工作者科學(xué)家們已經(jīng)證明這些二維材料具有在光電探測(cè)應(yīng)用中具有很大的潛力盡管有很大的進(jìn)展，在光電器件領(lǐng)域應(yīng)用石墨烯或者類石墨烯材料仍存挑戰(zhàn)。本文在研制出新的制作碲化鉬 PN 結(jié)的方法之后，對(duì)制作的 PN光學(xué)傳感，具體的數(shù)據(jù)及分析將會(huì)在第四章中進(jìn)行分析。.3 碲化鉬反相器的研究現(xiàn)狀
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN386

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本文編號(hào)：2684410