通过可控形成面内异质结实现高性能WSe2场效应晶体管
材料科学
2016-05-02 v1
摘要
单层WSe2是一种具有直接带隙的二维（2D）半导体，近来被探索作为电子与光电子学中有前景的材料。低场效应迁移率是阻碍WSe2成为场效应晶体管（FETs）竞争沟道材料的主要约束。近期结果表明，化学处理可修改过渡金属硫族化物（TMDCs，包括MoS2和WSe2）的电学性质。在此，我们报道受控空气加热在导通电流与场效应迁移率方面显著改善了WSe2 FETs的器件性能。具体地，在优化条件下加热后，化学气相沉积生长的单层WSe2 FETs显示出平均FET迁移率31 cm2/Vs与高达5*108的开关电流比。对于少层WSe2 FETs，施加相同处理后，我们实现了高达92 cm2/Vs的高迁移率。这些数值显著高于使用未加热处理的原生WSe2薄片制造的FETs，证明了空气加热对WSe2 FETs性能提升的有效性。空气加热过程中涉及的潜在化学过程以及WSe2与WO3-x的面内异质结形成（被认为是FET性能改善的原因）通过光谱学与透射电子显微镜进行了研究。我们进一步证明，通过将本工作开发的空气加热方法与支撑于BN衬底上的2D材料相结合，我们在单层WSe2 FETs上实现了值得注意的83 cm2/Vs场效应迁移率。该工作是迈向可控修改WSe2及潜在其他TMDCs性质的一步，并可能极大改善二维材料在电子与光电子学未来应用中的器件性能。
引用
@article{arxiv.1604.08673,
title = {High Performance WSe2 Field-Effect Transistors via Controlled Formation of In-Plane Heterojunctions},
author = {Bilu Liu and Yuqiang Ma and Anyi Zhang and Liang Chen and Ahmad N. Abbas and Yihang Liu and Chenfei Shen and Haochuan Wan and Chongwu Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1604.08673},
year = {2016}
}
备注
26 pages, 5 figures