MoS$_2$ 晶体管的种子层工程用于有效电荷转移掺杂
材料科学
2026-04-21 v1
摘要
将二维半导体材料如 MoS 与介电材料集成仍是其在未来逻辑技术中面临的核心挑战。虽然通常会引入种子层以促进介电材料的生长和附着，但我们表明种子层也严重影响电荷转移掺杂，从而决定器件的性能。我们制作并表征了以 Ta 种子/HfO 介电堆栈修饰的单层 MoS 背栅场效应管，使用拉曼光谱、光致发光和 X 射线光电子能谱进行物理和电气表征。阈值电压和导通电流随 Ta 种子层厚度和沉积条件而显著变化，这些变化与所有光谱探针中观察到的特征相相关。结果表明，种子层既引入 MoS 通道中的杂乱，又修改 HfO 与 MoS 之间界面电荷环境，从而控制两者之间的电荷转移。光学光谱显示，导通电流随种子引起的杂乱程度而变化，而 X 射线光电子能谱表明，阈值电压与与界面电荷转移相关的局部静电环境位移相相关。在 Ta 种子层厚度为 0.2 nm、在氧气贫瘠条件下沉积的超薄种子层下，可获得更好的器件性能，这些条件限制了沉积引起的损伤，同时促进了电荷转移。这些发现表明，种子层工程是控制 MoS 器件杂乱和界面掺杂的关键策略，并表明多模态光谱技术可作为制造中的实用方法，用于工艺开发和监控。
引用
@article{arxiv.2604.17729,
title = {Seed Layer Engineering for Effective Charge Transfer Doping of MoS$_2$ Transistors},
author = {Sahej Sharma and Shao-Heng Yang and Himani Jawa and Rana Yuvraj and Bach Nguyen and Chang Niu and Shiva Radhakrishnan and Shalini Tripathi and Dennis Lin and Cesar Javier Lockhart de la Rosa and Pierre Morin and Dmitry Zemlyanov and Francesca Iacopi and Zhihong Chen and Joerg Appenzeller and Thomas E. Beechem},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.17729},
year = {2026}
}
备注
24 pages, 6 figures