1 联合微电子中心有限责任公司, 重庆 400030
2 模拟集成电路国家级重点实验室， 重庆 400060
以MoS2为代表的二维半导体材料是下一代延续摩尔定律的潜在电子学新材料之一。然而，二维特性使得MoS2中电子的输运行为对环境条件高度敏感。采用范德华绝缘体材料进行封装包覆，是目前消除二维半导体器件环境敏感性的有效方案之一。文章采用化学气相传输法制备新型范德华绝缘体材料CrOCl，并以少层CrOCl为介电层和封装材料，设计并制备了基于MoS2的场效应晶体管。以CrOCl为底栅介电层及封装材料的MoS2晶体管的室温场效应迁移率约为60 cm2·V-1·s-1，2 K下进一步增大至100 cm2·V-1·s-1。此外，相比于无封装MoS2晶体管高达20 V的回滞窗口，CrOCl的包覆有效消除了晶体管转移特性的回滞现象，证明其在二维材料电子学中的应用潜力。
范德华绝缘体CrOCl MoS2场效应晶体管 介电层 封装材料 回滞现象 van der Waals insulator CrOCl MoS2 field effect transistor dielectric layer encapsulation material hysteresis
1 上海大学物理系 量子与分子结构国际中心, 材料基因研究院, 上海 200444
2 中科院上海微系统与信息技术研究所, 信息功能材料国家重点实验室, 上海 200050
3 深圳大学材料学院, 深圳市特种功能材料重点实验室, 深圳 518060
4 德国于利希研究中心, 于利希 52425,德国
在SiO2/Si(P++)衬底上制备了多层MoS2背栅器件并进行了测试.通过合理优化和采用10 nm SiO2 栅氧, 得到了良好的亚阈值摆幅86 mV/dec和约107倍的电流开关比.该器件具有较小的亚阈值摆幅和较小的回滞幅度, 表明该器件具有较少的界面态/氧化物基团吸附物.由栅极漏电造成的漏极电流噪声淹没了该器件在小电流(~10-13 A)处的信号, 限制了其开关比测量范围.基于本文以及前人工作中MoS2器件的表现, 基于薄层SiO2栅氧的MoS2器件表现出了良好的性能和潜力, 显示出丰富的应用前景.
MoS2场效应晶体管 良好的亚阈值斜率 SiO2栅介质 界面态密度 MoS2 FETs excellent subthreshold swing SiO2 dielectric interface state density
