用于 MOSFET 与纳米生物传感器的三层 TMDC 异质结构
计算物理
2018-02-27 v1 应用物理
摘要
二维材料如过渡金属硫族化合物（TMDC）及其双层/三层异质结构因在电子与光电子学中的广阔应用前景，近年来成为密集研究与探索的焦点。本工作中，我们在量子弹道 regime 下探讨了三层 TMDC 异质结构（MoS2/MX2/MoS2；M=Mo 或 W，X=S 或 Se）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的器件级性能。我们的仿真表明，通过在两层 MoS2 单层间插入 WS2 单层可提高器件“导通”电流。双轴拉伸应变的应用显示出漏极电流的降低，这可归因于载流子有效质量随拉伸应变增大而下降。此外，发现栅极欠交叠几何通过改善亚阈值摆幅提升了静电器件性能，但沟道电阻的增加降低了漏极电流。除探索这些材料在器件性能中的前景外，还提出了新型三层 TMDC 异质结构双栅场效应晶体管（FET）用于纳米生物分子传感及 pH 传感。底栅操作确保这些 FET 工作超越 59 mV/pH 的能斯特极限。本工作的仿真结果显示，底栅氧化层缩放带来更好灵敏度，而顶氧化物缩放呈相反趋势。还发现，在相同操作条件下，所提出的 TMDC FET pH 传感器显示出超能斯特灵敏度，表明这些材料是实现此类传感器的潜在候选。除 pH 传感外，所有这些材料在纳米生物传感器中作为沟道材料在亚阈值区均表现出高灵敏度，而 MoS2/WS2/MoS2 FET 在其中灵敏度最低。
引用
@article{arxiv.1802.09141,
title = {Trilayer TMDC Heterostructures for MOSFETs and Nanobiosensors},
author = {Kanak Datta and Abir Shadman and Ehsanur Rahman and Quazi D. M. Khosru},
journal= {arXiv preprint arXiv:1802.09141},
year = {2018}
}