二維過渡金屬硫族化合物(Transistion Metal Chalcogenides,TMCs)具有超薄的平面結(jié)構(gòu)、豐富的元素組成和性質(zhì),為未來集成電路的構(gòu)建提供了可選擇的新材料。二維材料作為結(jié)構(gòu)基元經(jīng)過面內(nèi)拼接或?qū)訉佣询B形成異質(zhì)/相結(jié)構(gòu),此類結(jié)構(gòu)蘊含著新奇的物理現(xiàn)象,可用于構(gòu)筑新功能器件,為解決二維器件加工和實用化所面臨的問題提供新思路。然而,二維異質(zhì)/相結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑與器件研究還面臨諸多挑戰(zhàn),主要包括:如何在原子尺度上通過化學(xué)手段精確控制不同組分的排布,二維異質(zhì)/相結(jié)構(gòu)的組成、堆垛方式對電學(xué)輸運性質(zhì)有哪些有影響,如何通過設(shè)計制備異質(zhì)/相材料來優(yōu)化器件性能、實現(xiàn)二維晶體電子器件的無損加工與集成等。針對這一領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題,本論文以建立二維晶體異質(zhì)/相結(jié)構(gòu)的化學(xué)構(gòu)筑方法為突破口,重點關(guān)注二維異質(zhì)/相結(jié)構(gòu)的組成、結(jié)構(gòu)與其能帶結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的關(guān)聯(lián),在此基礎(chǔ)上研究基于二維異質(zhì)/相結(jié)構(gòu)的器件制備與性能優(yōu)化,提出了器件制備新策略并實現(xiàn)了二維晶體電子器件的初步集成。本論文包括以下三個部分:1.二維MoS₂/WS₂異質(zhì)結(jié)構(gòu)的控制合成與性質(zhì)研究:針對生長過程中由...

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號對照表
第1章 緒論
    1.1 硅器件的發(fā)展近況
        1.1.1 摩爾定律
        1.1.2 短溝道效應(yīng)
        1.1.3 后摩爾時代
    1.2 二維晶體材料
        1.2.1 二維過渡金屬硫族化合物的元素組成及性質(zhì)
        1.2.2 二維過渡金屬硫族化合物的晶體結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
        1.2.3 二維晶體材料的制備方法
    1.3 二維晶體異質(zhì)/相結(jié)構(gòu)
        1.3.1 二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備方法
        1.3.2 二維異相結(jié)構(gòu)的制備方法
        1.3.3 二維異質(zhì)/相結(jié)構(gòu)的性質(zhì)研究
    1.4 二維晶體電子器件
        1.4.1 二維晶體電子器件的研究進展
        1.4.2 二維晶體電子器件實用化的關(guān)鍵問題
        1.4.3 二維異質(zhì)/相結(jié)構(gòu)在電子器件領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.5 選題目的及研究思路
第2章 二維MoS₂/WS₂異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備與性質(zhì)研究
    2.1 本章引言
    2.2 實驗裝置與試劑
        2.2.1 化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)
        2.2.2 實驗試劑與材料
        2.2.3 實驗儀器
    2.3 二維MoS₂/WS₂異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備
        2.3.1 化學(xué)氣相沉積法制備單層MoS₂和WS2

        2.3.2 核殼結(jié)構(gòu)前驅(qū)體的制備及表征
        2.3.3 MoS₂/WS₂層間異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備及表征
        2.3.4 MoS₂/WS₂面內(nèi)異質(zhì)結(jié)與合金的制備及表征
    2.4 二維MoS₂/WS₂層間異質(zhì)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)研究
        2.4.1 MoS₂/WS₂層間異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光譜性質(zhì)
        2.4.2 MoS₂/WS₂層間異質(zhì)結(jié)構(gòu)的堆垛取向
        2.4.3 MoS₂/WS₂異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電學(xué)輸運性質(zhì)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 二維1T’/2HMoTe₂異相結(jié)構(gòu)的制備與性質(zhì)研究
    3.1 本章引言
    3.2 實驗裝置與試劑
        3.2.1 化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)
        3.2.2 實驗試劑與材料
        3.2.3 實驗儀器
    3.3 二維MoTe₂的相態(tài)控制合成
        3.3.1 前驅(qū)體制備及表征
        3.3.2 2H相和1T’相MoTe₂的制備與表征
        3.3.3 反應(yīng)條件對生長結(jié)果的影響
        3.3.4 MoTe₂相態(tài)控制合成的反應(yīng)機理
    3.4 二維1T’/2HMoTe₂異相結(jié)的圖案化制備
        3.4.1 圖案化制備
        3.4.2 異相結(jié)界面結(jié)構(gòu)
    3.5 二維1T相和2H相MoTe₂的電學(xué)性質(zhì)
    3.6 本章小結(jié)
第4章 全二維器件的制備與集成方法研究
    4.1 本章引言
    4.2 實驗裝置與試劑
        4.2.1 化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)
        4.2.2 實驗試劑與材料
        4.2.3 實驗儀器
    4.3 材料合成與器件集成一體化的全新策略
    4.4 全二維晶體器件的制備與集成
        4.4.1 全二維場效應(yīng)晶體管
        4.4.2 埋柵場效應(yīng)晶體管
        4.4.3 反相器
        4.4.4 射頻晶體管陣列
        4.4.5 器件穩(wěn)定性和均勻性
    4.5 全二維晶體器件的優(yōu)勢與潛力
        4.5.1 超短柵極場效應(yīng)晶體管
        4.5.2 三維集成
        4.5.3 柔性器件
    4.6 材料體系的拓展探索
        4.6.1 碲化鉬/碲化鈀體系
        4.6.2 硒化鉑/硒化鉬/硒化鎢體系
    4.7 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3734875

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