自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來(lái),二維（2D）材料吸引了人們的廣泛興趣。在基礎(chǔ)科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用上,目前正在進(jìn)行深入的調(diào)查研究。單層二硫化鉬（MoS₂）是這類(lèi)材料中的一個(gè)比較典型的例子。因?yàn)槠湓蛹?jí)厚度、優(yōu)異的電學(xué)性能、良好的柔韌性等,可以實(shí)現(xiàn)廣泛的新技術(shù)應(yīng)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(chǔ)器件中的一些應(yīng)用研究,包括基于MoS₂和h-BN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的非易失存儲(chǔ)器、基于準(zhǔn)二維金屬氧化物構(gòu)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(jié)構(gòu)非易失存儲(chǔ)器。利用干法轉(zhuǎn)移技術(shù),我們實(shí)現(xiàn)了氮化硼/二硫化鉬/氮化硼異質(zhì)結(jié)構(gòu)。器件采用了雙柵的結(jié)構(gòu),導(dǎo)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(zhì)層。器件的操作電壓為5 V的時(shí)候,回滯窗口約為3.3 V。當(dāng)撤去操作電壓讀取器件狀態(tài)的時(shí)候,電子更難以從浮柵中隧穿出去,這樣可以增強(qiáng)器件的數(shù)據(jù)保持性。在測(cè)量的10⁵s的時(shí)間內(nèi),器件的開(kāi)關(guān)比沒(méi)有發(fā)生明顯的變化。同時(shí)采用單層二硫化鉬作為溝道材料,... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(dǎo)體，納米管或二維（2D）材料，本文主要就二維材料進(jìn)行詳細(xì)的討論。二維材料的興起自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，越來(lái)越多的二維材料加入了這個(gè)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(dāng)使用二維材料作為晶體管的溝道材料時(shí)，能保證極佳的靜電控制并減少 SCE 效應(yīng)[7]。此外，它們呈現(xiàn)出平面幾何形狀，允許簡(jiǎn)單地集成到已有的 CMOS 制造工藝中。在這其中，二維過(guò)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(xué)成分，TMDCs 表現(xiàn)出了全面的電學(xué)性能，包括金屬性，半導(dǎo)體性和超導(dǎo)等行為。這些使得它們引起了納米電子學(xué)研究的廣泛關(guān)注。

圖 1.3 二維材料異質(zhì)結(jié)[11]目前實(shí)現(xiàn)二維材料異質(zhì)結(jié)的方法主要分為兩種，人工堆疊方式和生長(zhǎng)外延方式（如圖 1.2 所示）。通過(guò)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(lèi)，角度，如同樂(lè)高積木一般。缺點(diǎn)是樣品的尺寸一般都很小，很難實(shí)現(xiàn)大面積的異質(zhì)結(jié)。此外在轉(zhuǎn)移過(guò)程中會(huì)引入污染物，氣泡等等，降低器件的質(zhì)量。目前已經(jīng)發(fā)展出在手套箱中轉(zhuǎn)移、pick-and-lift 技術(shù)、真空轉(zhuǎn)移技術(shù)等等來(lái)解決轉(zhuǎn)移過(guò)程中引入的問(wèn)題。通過(guò)生長(zhǎng)外延技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大面積的異質(zhì)結(jié)，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?qū)崿F(xiàn)異質(zhì)結(jié)，通過(guò) CVD 生長(zhǎng)還可以實(shí)現(xiàn)橫向異質(zhì)結(jié)。例如通過(guò)兩步生長(zhǎng)的方式，WSe2/MoS2橫向異質(zhì)結(jié)具有原子級(jí)的邊界。生長(zhǎng)外延同樣存在一定的缺點(diǎn)。首先對(duì)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，


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