隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的不斷發(fā)展,場效應晶體管（FET）器件的特征尺寸不斷縮小,傳統(tǒng)柵介質SiO₂由于其較低的介電常數(shù),已經(jīng)達到了物理極限。因此,高介電常數(shù)（高k）材料已經(jīng)越來越引起人們的注意。高k柵介質薄膜的制備方法有很多,如物理氣相沉積（PVD）,化學氣相沉積（CVD）,原子層沉積（ALD）等,都需要高成本,長時間和高真空條件。溶液法是另一種非真空制備方法,具有低成本,操作簡單靈活,材料組分容易控制等優(yōu)勢,成為薄膜制備的重要技術工藝。本課題致力于研究溶液法制備高k柵介質及其在電學器件上的應用研究。由于Ge具有比Si更高的載流子遷移率,同時過渡金屬硫族化合物（TMDs）2H相二碲化鉬（2H-MoTe₂）作為一種類石墨烯二維材料,與石墨烯相比,具有優(yōu)良電學、光學等性能的同時具有本征帶隙特征,是集成電路中電學器件的理想非硅半導體溝道材料。本課題分別選擇Ge（Ge襯底和Ge納米線）以及二維材料2H-MoTe₂薄膜為研究對象,主要集中于以下三個方面:（1）通過溶液法制備不同的高k柵介質（ZrO_x,H... 

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理想狀態(tài)下柵介質氧化物的介電常數(shù)與帶隙關系圖

圖 1.2 溶液法形成金屬氧化物原理示意圖[9]Fig.1.2 Schematic diagram of metal oxide formation by solution method[9]前驅體制備完成后，將其均勻涂覆在基底上形成薄膜，然后在較高溫度下進行退火以去除化學溶劑、雜質以及副產(chǎn)物，最終得到致密、光滑的氧化物薄膜。溶液法制備柵介質薄膜具有多組分均勻混合、成分易控制、成膜均勻、成本低、周期短和易于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點，成為了一種方便靈活的薄膜生長方式[10, 11]。目前溶液法在無機柵介質（金屬氧化物等）[12-14]，有機聚合物柵介質[15, 16]以及混合柵介質（金屬氧化物+聚合物）[17, 18]均得到了有效應用。同時，由于溶液法易于控制前驅體的組分進而控制薄膜成分，為了探索性能更加優(yōu)異的柵介質薄膜，人們對溶液法制備金屬氧化物柵介質的研究從二元過渡到三元化合物[19, 20]。有研究表明，在高 k二元金屬氧化物中摻入鋁元素可以降低薄膜的柵漏電流[21]。此外，溶液法制備的金屬氧化物薄膜大都具有良好的透明性。目前溶液法作為柵介質在進一步優(yōu)化薄膜質量，

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文晶體管工作原理簡介晶體管（FET）器件是半導體集成電路中最重要的單元之一，加柵極電壓來調控載流子溝道的輸運情況，是一種有源器件展成熟，F(xiàn)ET 器件已被應用于很多領域。根據(jù)傳輸載流子的 和 p 型 FET；根據(jù)柵介質層的位置，可以分為底柵和頂珊結為平面型 FET 和垂直型 FET[22]。下面以 p 型底柵場效應晶，可以看到器件分為三個端口，分別為源極，漏極和柵極，介質層的上下兩層分別感應出正電荷和負電荷，在半導體和載流子積累區(qū)作為傳輸溝道，由于源漏電極本身存在電壓差強，起到柵壓對半導體載流子輸運的調控作用。


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