本文選題：二硫化鉬 + 場(chǎng)效應(yīng)晶體管　； 參考：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著硅基器件納米化過(guò)程日益逼近其工藝極限,二維納米材料已然成為替代硅材料的研究重點(diǎn)。單層二硫化鉬(MoS_2)作為一種典型的過(guò)渡族金屬二硫化物,不僅擁有類(lèi)石墨烯的二維層狀結(jié)構(gòu),且能帶中有合適的直接帶隙,已成為硅基器件溝道材料潛在替代者之一。目前,單層MoS_2已在場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件中展現(xiàn)出很大的應(yīng)用潛質(zhì)。在通往單層MoS_2基納米器件的商用道路中,諸如電極接觸等與器件相關(guān)的基礎(chǔ)問(wèn)題仍待解決。源于納米器件的尺度特性,晶體管結(jié)構(gòu)中各個(gè)界面對(duì)晶體管性能的影響同樣可能有別于傳統(tǒng)晶體管相關(guān)物理學(xué)。本文從晶體管兩個(gè)重要界面討論了這些因素對(duì)MoS_2基場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能的影響:一是金屬電極和單層MoS_2界面,系統(tǒng)研究了界面應(yīng)力匹配對(duì)金屬電極-MoS_2界面特性的影響;二是討論了柵極絕緣層和單層MoS_2界面,研究了不同介電性能的柵極絕緣層對(duì)其輸運(yùn)性能的影響。兩個(gè)重要界面的討論對(duì)應(yīng)了單層MoS_2基場(chǎng)效應(yīng)晶體管性能優(yōu)化的兩個(gè)重要方向,有利于加深對(duì)MoS_2場(chǎng)效應(yīng)晶體管基礎(chǔ)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。在第一章中,本論文首先概述了常見(jiàn)的二維材料,詳細(xì)介紹了MoS_2的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)以及相關(guān)應(yīng)用,指出了MoS_2場(chǎng)效應(yīng)晶體管中存在的金屬接觸問(wèn)題和溝道散射問(wèn)題,闡明了本課題的研究目的和意義。第二章簡(jiǎn)要介紹了計(jì)算過(guò)程中所用到的密度泛函理論和非平衡格林函數(shù)方法以及VASP、ATK軟件。第三章和第四章詳細(xì)介紹了我們針對(duì)MoS_2場(chǎng)效應(yīng)晶體管中存在的兩類(lèi)問(wèn)題開(kāi)展的研究工作。第三章系統(tǒng)闡述了MoS_2場(chǎng)效應(yīng)晶體管中金屬電極接觸的應(yīng)力效應(yīng)。利用密度泛函理論,我們厘清了界面失配應(yīng)力對(duì)Au(111)/MoS_2界面特性的影響,同時(shí)考慮將應(yīng)力作為一種調(diào)控手段,分析了不同失配應(yīng)力下Au(111)/MoS_2界面特性的變化規(guī)律。我們的研究表明:(1)Au基底或單層MoS_2處于壓縮應(yīng)變狀態(tài)時(shí),界面間距、界面隧穿勢(shì)壘、肖特基勢(shì)壘均比無(wú)應(yīng)力體系大,且隨著壓縮程度的加劇逐漸增加;而界面電荷密度卻比無(wú)應(yīng)力體系小,且隨著壓縮程度的加劇逐漸降低。因此考慮兩者接觸時(shí)應(yīng)避免使其處于壓縮應(yīng)變狀態(tài)。(2)拉伸應(yīng)變狀態(tài)下,我們發(fā)現(xiàn)對(duì)Au基底施加較小的拉伸應(yīng)力有利于獲得更好的界面接觸;對(duì)于單層MoS_2來(lái)說(shuō),雖然更大的拉伸應(yīng)變下能獲得更優(yōu)的界面接觸,但是單層MoS_2的帶隙寬度是隨著拉伸程度的增加而降低的,我們選擇MoS_2作為器件的溝道材料正是由于其具有合適的帶隙。因此,對(duì)單層MoS_2施加較小的拉伸應(yīng)變,既能優(yōu)化界面接觸又能使其保持相當(dāng)?shù)膸秾挾�。第四章是基于�?duì)柵極絕緣層-MoS_2溝道界面的討論。我們分析了不同介電性能的柵極絕緣層對(duì)MoS_2場(chǎng)效應(yīng)晶體管輸運(yùn)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn):在短溝道彈道輸運(yùn)條件下,柵極絕緣層的介電性能對(duì)器件的載流子遷移率無(wú)影響;但是,高介電常數(shù)的柵極絕緣層能有效提高器件的電流開(kāi)關(guān)比,同時(shí)可以降低亞閾值擺幅。原因是高介電常數(shù)的柵極絕緣層能恰當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)MoS_2電子態(tài)在器件偏壓窗口或偏壓窗口附近的電子態(tài)密度分布�；诶碚撛O(shè)計(jì)層面,本論文針對(duì)MoS_2場(chǎng)效應(yīng)晶體管中存在的金屬接觸問(wèn)題和溝道散射問(wèn)題,重點(diǎn)討論了金半接觸應(yīng)力工程和柵極介電工程在單層MoS_2中的具體表現(xiàn),期望論文結(jié)論能夠?qū)oS_2場(chǎng)效應(yīng)晶體管的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供理論參考。
[Abstract]:In chapter 1 , the influence of interface mismatch stress on the properties of metal electrode - Modus field effect transistor is discussed . ( 2 ) In tensile strain state , we find that the application of small tensile stress to Au substrate is beneficial to obtain better interface contact .

【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN386
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本文編號(hào)：1840630