Электронные свойства контакта 3d металл/органический 2d материал
ВВЕДЕНИЕС момента изобретения транзисторов году полупроводниковая технология на основе кремния (Si) значительно ускорила развитие информационной эры благодаря непрерывной миниатюризации устройств. С учетом того, что масштаб каналов транзисторов приближается к значению менее 10 нм, пресловутые короткоканальные эффекты серьезно препятствуют реализации высокого уровня интеграции с низким энергопотреблением в одном чипе. Исследование новых материалов, а также структур устройств является чрезвычайно актуальным для того, чтобы преодолеть закон Мура и тем самым расширить пределы масштабирования высокопроизводительной электроники. Появление двумерных (2D) слоистых материалов с атомарно тонкой природой предоставляет большую возможность преодолеть узкие места в комплементарных металлооксидных полупроводниковых (КМОП) устройствах на основе Si (например, короткоканальные эффекты), которые считаются одними из перспективных строительных блоков для наноэлектроники следующего поколения.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
Глава 1. Литературный обзор 5
1.1 Особенности границы раздела полимер/полимер 5
1.2 Основы 2D-металлических контактов. 7
1.3 Разработка контактов для омических 2D-металлических контактов 9
1.4 Одномерный краевой контакт металла с двумерным материалом в полевых транзисторах. 13
1.5 2D полупроводниковые полевые транзисторы. 17
Глава 2. Объекты и методы исследования 19
2.1 Полидифениленфталид и его свойства 19
2.2 Инжекционная модель. Нелинейная проводимость диэлектриков в условиях повышенной инжекции носителей заряда. 20
2.3 Описание метода TLM 24
2.4 Методика изготовления образцов 29
Глава 3. Анализ полученных данных и обсуждение результатов 32
3.1 Исследование нелинейной проводимости границы раздела полимер/полимер и оценка потенциальных барьеров 32
3.2 Исследование контактных свойств границы раздела полимер/полимер методом длины передачи 39
Заключение 42
Литература 43
1. Xie, C., Mak, C., Tao, X., and Yan, F. (2017). Photodetectors based on two-dimensional layered materials beyond graphene. Adv. Funct. Mater. 27, 1603886.
2. Schaibley, J.R., Yu, H., Clark, G., Rivera, P., Ross, J.S., Seyler, K.L., Yao, W., and Xu, X. (2016). Valleytronics in 2D materials. Nat. Rev. Mater. 1, 1–15.
3. Culcer, D., Keser, A.C., Li, Y., and Tkachov, G. (2020). Transport in two-dimensional topological materials: recent developments in experiment and theory. 2D Mater. 7, 022007.
4. Saito, Y., Nojima, T., and Iwasa, Y. (2016). Highly crystalline 2D superconductors. Nat. Rev. Mater. 2, 1–18.
5. Gao, L. (2017). Flexible device applications of 2D semiconductors. Small 13, 1603994.
6. Wang, S., Zhang, D.W., and Zhou, P. (2019). Two-dimensional materials for synaptic electronics and neuromorphic systems. Sci. Bull. (Beijing) 64, 1056–1066.
7. Kim, C., Moon, I., Lee, D., Choi, M.S., Ahmed, F., Nam, S., Cho, Y., Shin, H.J., Park, S., and Yoo, W.J. (2017). Fermi level pinning at electrical metal contacts of monolayer molybdenum dichalcogenides. ACS Nano 11, 1588–1596.
8. Liu, K., Luo, P., Han, W., Yang, S., Zhou, S., Li, H., and Zhai, T. (2019). Approaching ohmic contact to two-dimensional semiconductors. Sci. Bull. (Beijing) 64, 1426–1435.
9. Xu, Y., Cheng, C., Du, S., Yang, J., Yu, B., Luo, J., Yin, W., Li, E., Dong, S., Ye, P., and Duan, X. (2016). Contacts between two- and threedimensional materials: ohmic, Schottky, and p-n heterojunctions. ACS Nano 10, 4895– 4919.
10. Yang, L., Majumdar, K., Liu, H., Du, Y., Wu, H., Hatzistergos, M., Hung, P.Y., Tieckelmann, R., Tsai, W., Hobbs, C., and Ye, P.D. (2014). Chloride molecular doping technique on 2D materials: WS2 and MoS2. Nano Lett. 14, 6275–6280.
Применяется процесс с краевым контактом электродов. В соответствии с характеристиками слоистой структуры двумерного материала и режима транспортировки тока в канале, мы используем параллельную структуру для описания механизма транспортировки тока в канале и строим параллельную модель связанного сопротивления, как на рисунке 7d.
Рис. 7 a – протекание тока в ТЭТ с верхним контактом структуры MoS2; b – модель сопротивления канала ТЭТ с верхним контактом структуры MoS2; c – протекание тока в ТЭТ с краевым контактом структуры MoS2; d – модель сопротивления канала ТЭТ с краевым контактом структуры MoS2
В структуре с краевым контактом электрод контактирует с каждым слоем MoS2 напрямую, минуя туннельное сопротивление. Заряд передается между каждым слоем равномерно.