發(fā)布時間：2020-12-20 18:43

　　自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來,二維（2D）材料吸引了人們的廣泛興趣。在基礎科學研究和技術應用上,目前正在進行深入的調查研究。單層二硫化鉬（MoS₂）是這類材料中的一個比較典型的例子。因為其原子級厚度、優(yōu)異的電學性能、良好的柔韌性等,可以實現(xiàn)廣泛的新技術應用,諸如低功耗器件,柔性/透明器件等。本論文描述了二維材料在存儲器件中的一些應用研究,包括基于MoS₂和h-BN異質結構的非易失存儲器、基于準二維金屬氧化物構成的憶阻器以及短溝道器件。1.我們首先研究了基于二硫化鉬的新型浮柵結構非易失存儲器。利用干法轉移技術,我們實現(xiàn)了氮化硼/二硫化鉬/氮化硼異質結構。器件采用了雙柵的結構,導電溝道位于雙柵之間,由于頂柵（浮柵）和底柵（控制柵）之間的耦合作用,使得我們可以使用較小的工作電壓讓電子隧穿更厚的介質層。器件的操作電壓為5 V的時候,回滯窗口約為3.3 V。當撤去操作電壓讀取器件狀態(tài)的時候,電子更難以從浮柵中隧穿出去,這樣可以增強器件的數(shù)據(jù)保持性。在測量的10⁵s的時間內,器件的開關比沒有發(fā)生明顯的變化。同時采用單層二硫化鉬作為溝道材料,... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

晶體管的發(fā)展路線

研究新的溝道材料，如 III-V 族半導體，納米管或二維（2D）材料，本文主要就二維材料進行詳細的討論。二維材料的興起自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，越來越多的二維材料加入了這個家族。單層二維材料代表垂直方向上材料縮小的最終極限。因此，當使用二維材料作為晶體管的溝道材料時，能保證極佳的靜電控制并減少 SCE 效應[7]。此外，它們呈現(xiàn)出平面幾何形狀，允許簡單地集成到已有的 CMOS 制造工藝中。在這其中，二維過渡族金屬硫化物（TMDCs）[8-9]特別是二硫化鉬屬于研究最深入的材料之一。根據(jù)其化學成分，TMDCs 表現(xiàn)出了全面的電學性能，包括金屬性，半導體性和超導等行為。這些使得它們引起了納米電子學研究的廣泛關注。

圖 1.3 二維材料異質結[11]目前實現(xiàn)二維材料異質結的方法主要分為兩種，人工堆疊方式和生長外延方式（如圖 1.2 所示）。通過人工堆疊方式，可以任意組合二維材料，自由度比較多，包括上下兩層材料之間的種類，角度，如同樂高積木一般。缺點是樣品的尺寸一般都很小，很難實現(xiàn)大面積的異質結。此外在轉移過程中會引入污染物，氣泡等等，降低器件的質量。目前已經(jīng)發(fā)展出在手套箱中轉移、pick-and-lift 技術、真空轉移技術等等來解決轉移過程中引入的問題。通過生長外延技術可以實現(xiàn)大面積的異質結，得到樣品十分潔凈，上下兩層的角度保持一定。除了在垂直方向實現(xiàn)異質結，通過 CVD 生長還可以實現(xiàn)橫向異質結。例如通過兩步生長的方式，WSe2/MoS2橫向異質結具有原子級的邊界。生長外延同樣存在一定的缺點。首先對材料具有一定的選擇性，一些二維材料在高溫下或者氧氣氣氛中不夠穩(wěn)定，


本文編號：2928363