n 型和 p 型 MoS2 场效应晶体管界面态密度的全能量谱
应用物理
2020-06-20 v1 材料科学
摘要
二维 (2D) 层状材料有望取代硅，以克服近期约 5 nm 沟道长度金属-氧化物-半导体场效应晶体管 (MOSFETs) 的尺寸缩放限制。然而，绝缘体/2D 沟道界面严重降低了基于 2D 的 MOSFETs 的性能，且这种性能退化的根源在很大程度上尚未被探索。在此，基于全面且系统的研究，我们展示了 n 型和 p 型 MoS2 FETs 的界面态密度 (Dit) 的全能量谱，研究涵盖从单层到块体的厚度范围以及包括以 h-BN 构成的 2D 异质结构和典型高 k 顶栅结构在内的各种栅极堆叠结构。对于 n-MoS2，采用 h-BN 的异质结构 FET 的带隙中部附近的 Dit 从高 k 顶栅 MoS2 FET 的 5*10^12 cm-2eV-1 大幅降低至 5*10^11 cm-2eV-1。另一方面，即使是对于 p-MoS2 的异质结构 FET，Dit 依然很高，约为 10^13 cm-2eV-1。该系统研究阐明，通过衬底表面粗糙度和高 k 沉积过程外部引入的应变是导带侧界面退化的根源，而硫空位诱导的缺陷态则在价带侧的界面退化中占主导地位。目前对界面特性的理解为进一步提升 2D FETs 的性能提供了关键。
引用
@article{arxiv.2006.10440,
title = {Full energy spectra of interface state densities for n- and p-type MoS2 field-effect transistors},
author = {N. Fang and S. Toyoda and T. Taniguchi and K. Watanabe and K. Nagashio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.10440},
year = {2020}
}