二維過渡金屬二硫化物（2D TMDs）由于其原子層厚度、合適的帶隙和較高的遷移率等優(yōu)點而被認為是應用于消費電子產(chǎn)品領域的高潛力候選者。對于典型的可穿戴類消費電子產(chǎn)品,要求開發(fā)出低閾值、能快速開關以及制造工藝簡單的器件。由于介電層犧牲了所施加的柵極電壓并引入界面缺陷,目前所報道的大部分2D TMDs金屬-絕緣體-半導體場效應晶體管（MISFET）通常都在較高電壓下工作且常常遭受界面陷阱引起的散射的影響。為了避免上述問題,本文中我們制作了基于二維二硫化鉬（MoS₂）的肖特基柵極金屬-半導體場效應晶體管（MESFET）。這個MESFET器件展現(xiàn)出優(yōu)異的電學性能與光電探測性能,其性能提升高度依賴于本論文新開發(fā)的MoO_x/Au肖特基柵極。全文的主要工作歸結為以下幾個方面:（1）為了構建出可靠、穩(wěn)定的肖特基勢壘,我們首先對MoS₂-MESFET光電器件的柵極材料進行一系列選擇與驗證。首先制備純Au柵極的MESFET、然后再選用高功函的MoO_x,但是結果都不理想,最后結合兩種材料,構建MoO_x

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）金屬與半導體接觸前的能級結構示意圖；（b）金屬與半導體剛接觸時的能級結構

如果說金屬的功函數(shù)小于 n 型半導體的功函數(shù)，即金屬費米能級位于半導體費米能級的上方，則當金屬與半導體接觸時，從金屬流向半導體的電子流將大于從半導體流向金屬的電子流，使結區(qū)半導體一側形成負的空間電荷區(qū)，能帶向下彎曲。這個區(qū)域的電子濃度遠高于半導體體內(nèi)，因此是一個高導的區(qū)域，稱為 n 型反阻擋層，其能帶圖如圖 1-2b 所示。由于反阻擋層的電導高，沒有接觸勢壘，因此在實驗中通常忽略它的存在。同理可以分析，對于金屬與 p 型半導體的接觸來說，它與 n 型半導體的接觸正好相反，如果金屬的功函數(shù)小于 p 型半導體的功函數(shù)，則形成的是 p 型阻擋層；如果金屬的功函數(shù)大于 p 型半導體的功函數(shù)，則形成的是 p 型反阻擋層。它們各自的能帶圖分別如圖 1-2c、1-2d 所示。所以要形成較大的肖特基勢壘，對于 n 型半導體來說，應選擇高功函的金屬；對于 p 型半導體來說，則要選擇低功函金屬。

圖 1-3 （a）外加正偏壓時 n 型阻擋層的能帶圖；（b）外加負偏壓時 n 型阻擋層的能帶圖1.3 MESFET 的工作原理及性能參數(shù)1.3.1 MESFET 的工作原理金屬-半導體場效應晶體管（MESFET），也稱肖特基柵極場效應晶體管，由多數(shù)流子參與導電[59]。圖 1-4 展示了 MESFET 的基本結構，它有三個電極：源極、漏極柵極。與 MISFET 工作原理不同，MESFET 沒有絕緣介電層，它的柵極是一個會與道形成肖特基勢壘的電極，通過柵極電壓控制勢壘高度來改變溝道的耗盡區(qū)寬度，而實現(xiàn)溝道的導通與關閉。以下以 n 型溝道為例來說明 MESFET 的工作過程，在上節(jié)中通過金屬半導體接觸的介紹，我們知道在合適的功函數(shù)差下，金屬與 n 型半導接觸時在半導體中會形成 n 型阻擋層，即電子耗盡區(qū)，通過外加電壓，會改變耗盡

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Improving the Performance of PbS Quantum Dot Solar Cells by Optimizing ZnO Window Layer[J]. Xiaokun Yang,Long Hu,Hui Deng,Keke Qiao,Chao Hu,Zhiyong Liu,Shengjie Yuan,Jahangeer Khan,Dengbing Li,Jiang Tang,Haisheng Song,Chun Cheng.  Nano-Micro Letters. 2017(02)



本文編號：3242436