大规模CVD生长二维材料用于场效应晶体管、热驱动类神经形态存储器及自旋器件应用的发展
介观与纳米尺度物理
2024-09-12 v1
摘要
半导体研究正转向探索二维材料作为下一代电子器件的候选材料，以克服现有硅技术的局限性。过渡金属硫化物(TMDC)因其卓越的光电性质及其在高级器件集成的潜力而居于不逾。本论文聚焦于利用化学气相沉积(CVD)方法合成用于晶体管、存储器和神经形态计算的二维TMDC材料。通过优化NaCl辅助CVD方法并通过拉曼光谱和光致发光光谱考察其光学性质，本论文解决了MoS₂样品中存在的生长过早、缺陷及非均匀性等挑战。论文概述了盐助CVD生长MoS₂场效应晶体管的器件制造技术及其电气性能，这些器件表现出无滞回行为且场效应迁移率高。本论文引入一种无刻蚀的转移技术，提高了晶体管性能，使其能够应用于柔性光电器件。本论文还探讨了单层MoS₂存储晶体管，展示了其在室温下的多功能晶体管行为以及高温下的多级存储行为。这些器件利用界面物理和离子动力学实现了非易失存储及多级存储功能。此外，开发了基于单层WS₂的高密度存储器件，显示出6位存储操作及类神经形态塑性。该研究还包括通过掺杂和应变工程对二维TMDC及其异质双层材料进行密度泛函理论和微磁性模拟，揭示了其在自旋器件中的潜在应用。本论文在推动二维材料及其自旋器件用于下一代电子器件方面作出了重要贡献。
引用
@article{arxiv.2409.07357,
title = {Development of large scale CVD grown two dimensional materials for field-effect transistors, thermally-driven neuromorphic memory, and spintronics applications},
author = {Sameer Kumar Mallik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.07357},
year = {2024}
}
备注
PhD Thesis