發(fā)布時(shí)間：2020-12-17 23:57

　　二維半導(dǎo)體材料由于其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)與優(yōu)異的光電子學(xué)特性,已被認(rèn)為是頗具前景的下一代新型半導(dǎo)體材料。黑磷是2014年新發(fā)現(xiàn)的一種單元素二維層狀半導(dǎo)體材料。從導(dǎo)電特性上看,黑磷具備雙極導(dǎo)電性能,并具有較大的空穴場(chǎng)效應(yīng)遷移率,室溫下可達(dá)1000 cm²/Vs。從能帶上看,黑磷具有窄的直接帶隙,禁帶寬度約為0.3 eV,填補(bǔ)了二維材料體系中從零帶隙石墨烯到寬帶隙二硫化鉬的空缺。此外,黑磷還具有很強(qiáng)的平面各向異性。這些優(yōu)異的特性為黑磷在未來先進(jìn)電子和光電子器件的應(yīng)用提供了豐富的研究平臺(tái)。在本論文中,我們將對(duì)黑磷及其異質(zhì)結(jié)的電輸運(yùn)特性和電子器件做詳細(xì)探究。研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:一、采用經(jīng)典的“硅-柵介質(zhì)-半導(dǎo)體”結(jié)構(gòu)制作了背柵式黑磷場(chǎng)效應(yīng)晶體管,并系統(tǒng)測(cè)量了其電輸運(yùn)特性在不同溫度下的表現(xiàn)情況。隨后我們選用N型二硫化鉬晶體管和P型黑磷晶體管的組合制作出一系列的邏輯器件。包括超高增益二進(jìn)制CMOS反相器和中間邏輯態(tài)可調(diào)的三進(jìn)制邏輯器件。二進(jìn)制器件中我們通過改變二硫化鉬和黑磷溝道長(zhǎng)度的方法來調(diào)節(jié)其對(duì)應(yīng)晶體管的閾值電壓匹配,獲得了較大的電壓轉(zhuǎn)換增益。在我們制作的12個(gè)同樣結(jié)構(gòu)的器... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

|黑磷的拉曼表征

圖 1.11 | 黑磷 FTIR 中紅外光吸收測(cè)試。a . 不同波數(shù)下的透光率實(shí)測(cè)結(jié)果。黑色線為背景信號(hào)強(qiáng)度。紅色線為該背景下樣品信號(hào)強(qiáng)度。b. 黑磷的在不同波數(shù)下的消光率。為測(cè)量其各向異性光吸收，需要借助紅外光偏振片。加入偏振片后黑磷偏振消光光譜測(cè)試的實(shí)驗(yàn)示意圖如圖 1.12 a 所示。首先測(cè)量襯底（為高純高透光硅片）在某一偏振方向上的透光信號(hào)強(qiáng)度，記為 T0。然后再在同等條件下測(cè)量包含了黑磷納米片（見圖 1.12a 中的光學(xué)顯微鏡圖）的襯底的偏振透光信號(hào)強(qiáng)度，記為 T。則黑磷納米片在該偏振方向上的消光率為 1-T/T0。圖 1.12b 展示了在 FTIR 設(shè)備中調(diào)節(jié)偏振片的角度不同方向偏振光測(cè)得的黑磷消光光譜�？梢钥吹讲煌穹较蛳潞诹椎南夤庾V走勢(shì)一致，但在各個(gè)方向下的數(shù)值不同。在圖 1.12c 中，我們提取了在不同波數(shù)、不同偏振方向上的黑磷消光率。該數(shù)據(jù)呈“8”字型，表明黑磷對(duì)紅外偏振光有著明顯的各向異性吸收�；谠摐y(cè)試結(jié)果，可以推斷出該黑磷納米片的晶格方向如圖 1.12a 右上角光學(xué)顯微鏡圖片所示。采用這一探測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)是，我們可以通過宏觀的光吸收率測(cè)

16| 黑磷 FTIR 中偏振紅外光吸收測(cè)試。 a. 測(cè)量原理和黑磷形貌圖。b. 不同偏 b 圖中提取的黑磷各向異性光吸收率。可推斷出該黑磷納米片的晶向如圖 a


本文編號(hào)：2922945