二維層狀材料因其獨特的幾何結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì),受到人們越來越廣泛的關(guān)注,有望在半導(dǎo)納米體器件應(yīng)用中成為傳統(tǒng)塊體材料的代替者.近年來,實驗上成功制備出一種具有類石墨烯蜂窩狀結(jié)構(gòu)的新型二維材料—黑磷烯.由于黑磷烯具有優(yōu)越的光電特性,且有著可調(diào)諧的帶隙（0.3-2.0 eV）、極高的表面積體積比、較高的載流子遷移率(¹000 cm² V^-11 s^-1)和電流開關(guān)比（10⁵）,使其在光電子器件、場效應(yīng)晶體管和氣敏傳感器等領(lǐng)域中有著較廣泛的應(yīng)用潛力.然而現(xiàn)有理論研究表明邊緣未鈍化扶手型黑磷烯納米帶（APNR）為間接帶隙半導(dǎo)體,并且載流子遷移率較低;而邊緣未鈍化鋸齒型黑磷烯納米帶（ZPNR）有著金屬性質(zhì).因此如何調(diào)控黑磷烯納米帶（PNR）電子結(jié)構(gòu),對金屬-半導(dǎo)體結(jié)、隧穿場效應(yīng)晶體管及分子吸附氣體傳感器中電子輸運性質(zhì)的研究具有重要理論意義.本文基于第一性原理對黑磷烯納米帶電子隧穿及氣體分子吸附影響進行了以下研究:（1）邊緣鈍化對鋸齒型黑磷烯納米帶金屬-半導(dǎo)體結(jié)整流性能的影響采用密度泛函理論及非平... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

常見二維層狀材料的能帶圖[41].

二維層狀材料問世以后,各個領(lǐng)域均表現(xiàn)出較好的應(yīng)用潛力,這是由于二維層狀材料較傳統(tǒng)體硅材料具有天然優(yōu)勢:第一,二維層狀材料通常是單原子或幾個原子層厚度,超薄厚度具有更高效的柵壓響應(yīng)速度[43],表現(xiàn)出更陡峭的亞閾值擺幅.第二,二維層狀材料表面較整潔光滑.與金屬源漏電極材料接觸形成優(yōu)良的接觸界面,減少接觸界面缺陷造成輸運電子的損失.此外,光滑整潔的表面會因其較少的缺陷或雜質(zhì)態(tài)降低電子在溝道傳遞過程中的散射,從而獲得更高載流子遷移率以及更優(yōu)秀的器件性能.第三,二維層狀材料具有非常優(yōu)秀的力學(xué)延展性[44],較體硅材料能承受較大的應(yīng)變和晶格失配,可以制備各種不同組分不同組合的二維材料異質(zhì)結(jié)[45],極大拓寬其應(yīng)用潛力.此外,好的力學(xué)延展性還在未來柔性電子器件以及可穿戴智能器件中得到廣泛應(yīng)用.圖1.6為二維材料柔性電子器件[44].由于二維層狀材料具有這些獨特優(yōu)勢,在各類納米量子器件中[46-52]受到廣泛關(guān)注,有望在半導(dǎo)體納米體器件應(yīng)用中成為傳統(tǒng)塊體材料的代替者.厚度小于7.5 nm的黑磷烯場效應(yīng)晶體管[31]在室溫下可以獲得106的電流開關(guān)比和1000 cm2V-1s-1的載流子遷移率,如圖1.7所示.

由于二維層狀材料具有這些獨特優(yōu)勢,在各類納米量子器件中[46-52]受到廣泛關(guān)注,有望在半導(dǎo)體納米體器件應(yīng)用中成為傳統(tǒng)塊體材料的代替者.厚度小于7.5 nm的黑磷烯場效應(yīng)晶體管[31]在室溫下可以獲得106的電流開關(guān)比和1000 cm2V-1s-1的載流子遷移率,如圖1.7所示.基于磷烯納米帶金屬-半導(dǎo)體肖特基接觸[53]結(jié)構(gòu)整流比達到107.溝道長度在亞10 nm的平面內(nèi)過渡金屬硫化物肖特基場效應(yīng)晶體管[54]亞閾值擺幅接近60 mV/decade,如圖1.8所示.


本文編號：2907705