一、MOS场效应晶体管微功率互补逻辑电路（论文文献综述）
邓文,汪礼胜,刘嘉宁,余雪玲,陈凤翔[1]（2021）在《光电协控多层MoS2记忆晶体管的阻变行为与机理研究》文中提出记忆晶体管是结合忆阻器和场效应晶体管性能且同时实现存储和信息处理的一种新型多端口器件.本文采用微机械剥离的多层二硫化钼（Mo S2）制备了场效应晶体管结构的背栅记忆晶体管,并系统研究了器件在电场、光场及其协同调控下的阻变开关特性和阻变机理.实验结果表明,多层Mo S2记忆晶体管具有优异的双极性阻变行为和良好的循环耐久性.器件在栅压调控下,开关比可实现在100—105范围内变化,最高可达1.56×105,表明器件具有很强的门控效应;在光场调控下,器件的阻变特性对光波长有很强的依赖性;光电协同调控时,器件表现出极好的四端口调控能力,开关比达4.8×104.其阻变特性的机理可归因于Mo S2与金属电极接触界面电荷俘获状态和肖特基势垒高度的变化,以及Mo S2沟道光生载流子引起的持续光电导效应.
郝梦良[2]（2021）在《超低静态电流LDO的研究与设计》文中提出
杨至真[3]（2021）在《新型三维SiGe Core-shell多栅晶体管性能的仿真研究》文中研究说明随着传统的平面金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）缩小到20nm以下,栅极氧化物厚度减小,栅极对沟道区域的控制能力减弱。短沟道效应、量子隧穿引起的漏电流增大、高浓度掺杂导致载流子迁移率的衰减等问题愈发严重。而非传统的多栅结构器件增大了与沟道部分的接触面积,栅控能力大大提高,缓解了短沟道效应,改善了亚阈值特性和漏致势垒降低效应。在此背景下,本文基于GTS TCAD仿真软件,对SiGe Core-shell FinFET器件的栅长、内外层沟道SixGe-1x组分配比进行仿真,主要取得了以下研究成果:1.对FinFET器件的结构分类、性能优化、典型的物理效应和GTS TCAD器件仿真流程做了简明的阐述。2.对SiGe Core-Shell FinFET器件进行了器件建模,分别研究了栅长对亚阈值特性的影响和内外层沟道SixGe-1x组分配比对器件Id-Vg转移特性曲线的影响;通过对比分析,得到了最佳的内层沟道SixGe-1x组分配比。3.通过对载流子浓度分布的研究,选取合适的量子模型,对垂直于沟道方向的空穴浓度、能带结构进行了参数提取。通过数据分析,得到了内外层沟道SixGe-1x组分配比对电流传输路径的影响;并结合内外层沟道SixGe-1x组分配比对饱和电流及电学特性的结果,得到了最佳的外层沟道SixGe-1x组分配比。4.基于内外层沟道SixGe-1x组分配比的分析,选取最佳SixGe-1x沟道组分配比,并与Si-FinFET、Ge-FinFET的Id-Vg转移特性曲线和电学特性做对比。仿真结果表明,Idsat相对于Si-FinFET器件,大约有两倍的提升,亚阈值摆幅（SS）大约有30m V/dec的下降;有效栅长Lgeff越小,饱和电流Idsat和亚阈值摆幅（SS）的优化越明显。
陈德阳[4]（2021）在《面向多普勒雷达应用的低功耗低噪声电路关键技术研究与实现》文中进行了进一步梳理近年来,微波多普勒雷达作为传感器用途越来越广泛,其收发机电路设计追求小型化、低成本、低功耗、高灵敏度等性能,其中频率综合器和混频器结构的设计对以上性能有着重大影响。频率综合器决定了发射机的输出频谱纯度,同时也影响着接收机解调噪声。混频器影响着接收机的噪声、线性度等,决定了接收端的信噪比。本文面向X波段雷达传感器应用,对多普勒雷达系统中的关键电路进行研究,基于130nm CMOS工艺对上述电路进行集成化设计。本文首先介绍了频率综合器中常用的锁相环结构,针对实际应用的指标需求,设计了一款电荷泵锁相环。其中对分频器电路进行了抗工艺和温度变化的优化,保证锁相环电路能够稳定工作。该芯片进行了版图设计和加工测试,在13.05mW的功耗下,实现了 10.3GHz-11.3GHz的频率锁定范围,频率步进12.5MHz,相位噪声-55.4 dBc/Hz@10kHz,-95.2 dBc/Hz@1MHz,杂散功率-35.5dBc。其次,基于电荷泵锁相环固有的问题和测试的结果,为了进一步降低功耗并优化相位噪声,本文设计了一款带内噪声优化的亚采样锁相环与倍频器级联的结构,其中实现了低功耗的堆叠式压控振荡器;为了提高性能的一致性和稳定性,本文利用环路反馈设计方法,设计了稳幅电路、占空比控制电路、恒跨导电路,从而稳定环路参数。最终仿真实现的性能为功耗5.7mW,输出频率范围9.6GHz-11.4GHz,最优相位噪声-126dBc/Hz@10kHz,-110dBc/Hz@1MHz,积分有效值抖动为188fs。接着,本文针对零中频接收机中使用的混频器结构进行研究,结合文献中的时变小信号模型分析方法,改进单平衡有源混频器的增益和闪烁噪声模型,设计了一款负阻谐振结构电流注入型低闪烁噪声有源混频器,并通过增加共栅管和可调元件、调整匹配电路,增强了电路的稳定性。该混频器仿真实现的性能为功耗3mW,电压转换增益30dB,低频噪声系数9.1dB@10kHz,高频噪声系数6.1dB@100MHz。
柳柏杉[5]（2021）在《范德华异质结载流子行为与光电性能调控研究》文中研究说明以MoS2,WSe2为典型代表的二维半导体型过渡族金属硫族化合物（TMDCs）,具有合适带隙、高载流子迁移率和强光-物质相互作用。并且,TMDCs表面无悬挂键,可以通过层间范德华力自由堆垛组装成异质结,真正实现“按需设计”,是构筑下一代光电器件的理想候选材料。有效调控范德华异质结载流子行为是设计构筑高性能光电器件的关键。本文聚焦TMDCs范德华异质结,控制合成了高质量单层MoS2,优化了范德华异质结的构筑流程;阐明了电极接触和层数选择对MoS2/WSe2异质结载流子行为的作用机制,研制了高性能的MoS2/WSe2异质结光电探测器;提出了构筑周期性应变分布的ZnO/MoS2异质结阵列的新方法,揭示了应变对ZnO/MoS2异质结界面载流子行为的调控规律;设计构筑了梯度应变分布的ZnO/WSe2异质结阵列,实现了梯度应变对ZnO/WSe2异质结阵列光电性能的有效调控。采用氧气辅助的化学气相沉积法制备了单层MoS2,发现了随着硫源温度升高,单层MoS2的形状从六边形变为三角形,明晰了氧气对MoS2垂直生长的抑制作用是实现大面积单层MoS2生长的关键,提出了增加恒温区基底数量控制单层MoS2形核位点数量的新策略,发现了延长高温反应时间（>30min）有助于提升单层MoS2的结晶质量。探索了针对化学气相沉积法生长的MoS2与机械剥离的二维材料的转移技术,提出了逐层退火增强范德华异质结层间耦合的策略。设计并构筑了 MoS2/WSe2范德华异质结,在同一个范德华器件中原位集成不同电极接触对比光电性能,证实了石墨烯电极的垂直范德华接触有效缩短载流子传输路径并避免接触界面的费米钉扎,实现了异质结载流子传输与收集的优化。探索了 WSe2层数对MoS2/WSe2异质结光电性能的影响规律,证实了 WSe2层数为1 1（厚度7 nm）时可以最大化平衡层数依赖的载流子产生、分离、传输和收集的竞争关系。基于电极接触与层数选择的协同结构优化,研制出超高外量子效率（61%）和超快响应速度（4.1μs）的MoS2/WSe2光伏型光电探测器。设计并构筑了 ZnO/MoS2范德华异质结阵列,提出了利用湿法转移过程中ZnO纳米压印力诱导单层MoS2产生双轴拉伸应变的新技术。利用拉曼光谱表征证明了单层MoS2周期性应变的分布规律,接触界面最大拉伸应变为0.6%。在ZnO/Al2O3/MoS2结构中,发现了应变诱导单层MoS2的激子汇聚效应,单层MoS2的发光效率提升了 50%。证实了应变增强ZnO/MoS2的界面电荷分离效率,通过理论计算,揭示了应变增强ZnO/MoS2异质结界面电荷分离的作用机理:应变抬升单层MoS2的费米能级,降低了 ZnO/MoS2异质结界面的尖峰势垒,促进了界面载流子分离。设计并构筑了 ZnO/WSe2范德华异质结阵列,实现了 ZnO/WSe2光伏型光电探测器的构筑。通过精确控制ZnO纳米棒阵列的高度,获得了预置梯度应变分布（0.6%,1%,1.6%和2%）的ZnO/WSe2异质结阵列。发现随着应变从0.6%增加到2%,异质结的光响应度从75 mA/W提升到140 mA/W。通过光谱学表征和理论计算,阐明了梯度应变调控异质结光电性能的作用机制:应变诱导WSe2激子汇聚与应变优化ZnO/WSe2界面能带结构协同提升了界面的载流子分离效率。
孙嘉敏[6]（2021）在《高迁移率Ⅲ-Ⅴ族纳米线的可控合成与性能研究》文中研究表明近年来,随着晶体管尺寸的不断缩小,摩尔定律已经接近极限,芯片集成密度增速也随之减缓,因此人们提出从器件集成化和系统功能多样化等方面来延续摩尔定律。其中,“探索更高迁移率的新沟道材料以及实现其全包栅结构纳米线场效应晶体管”是有效的解决方案之一。在高迁移率新沟道材料的探索过程中,Ⅲ-Ⅴ族纳米线材料受到了广泛关注,本论文聚焦高迁移率Ⅲ-Ⅴ族纳米线的可控合成与性能研究开展工作。本论文首先对一维无机纳米线进行了简单介绍,一维纳米材料具有优异的光吸收能力、优异的载流子分离与收集能力、优异的机械灵活性、丰富的表面态调控功能及良好的兼容性,在研究器件电学性能、光电性能和机械性能对维度的依赖性方面具有独特的优势。同时,通过对其尺寸和复合结构的控制,可以将其应用于电子、磁性、声学、光子学等多领域,从而在器件集成化和系统功能多样化方面促进摩尔定律的延续。这其中,Ⅲ-Ⅴ族纳米线材料具有载流子迁移率高、直接带隙、带宽窄、抗辐射能力强等特点,因此Ⅲ-Ⅴ族纳米线在场效应晶体管、逻辑电路、光电探测器、太阳能电池等应用方面,成为制备纳米级电子和光电子器件的新一代半导体材料。本论文对于涉及到的实验方法和原理进行了详细阐述。首先对Ⅲ-Ⅴ族半导体纳米线的生长方法进行了简单介绍,包括“自上而下”和“自下而上”方法等。阐述了纳米线的生长机理,包括气-液-固和气-固-固机理;介绍了制备工艺的参数影响,包括温度、催化剂等在纳米线可控生长中的作用。最后介绍场效应晶体管的工作原理、性能参数与制备方法,光电探测器的工作原理与主要性能参数,互补金属氧化物半导体（CMOS）反相器的工作原理与主要性能参数等。相比Ⅲ-Ⅴ族材料的理论高迁移率,Ⅲ-Ⅴ族纳米线较低的场效应迁移率使其应用发展缓慢,主要是由于纳米线表面态、晶体质量、载流子浓度的难以控制。特别是n型器件与p型器件场效应迁移率的不匹配,限制现代电子芯片的持续小型化。因此,提高Ⅲ-Ⅴ族纳米线场效应晶体管的迁移率将推动集成电路的进一步发展。如何实现Ⅲ-Ⅴ族纳米线的可控合成、迁移率提高以及性能调控则变得至关重要,这也是本论文的研究重点。载流子迁移率主要取决于器件的制造技术和沟道半导体材料等方面。其中制造技术是非常复杂的,并且每个过程对于所制造器件的载流子迁移率都是至关重要的。另一方面,载流子迁移率也可以通过改变沟道半导体的结晶度、生长平面、载流子有效质量和载流子浓度等来进行调节。通过设计晶体生长平面,可以控制材料的极性、载流子有效质量和表面散射,从而提高场效应晶体管的迁移率。本论文通过调控Ⅲ-Ⅴ族纳米线中载流子的散射作用以及浓度实现了超高迁移率场效应晶体管。主要工作之一是发展了利用固态催化剂生长纳米线的新方法,通过控制纳米线的晶体结构减弱了载流子晶格散射作用,提高InP纳米线的电子迁移率至理论值（2000 cm2·V-1·S-1）。此外,在现代电子芯片中,p型沟道器件的载流子迁移率总是低于n型沟道,这给电子和光电子应用的持续小型化带来了挑战。因此,本论文针对p型纳米线材料也做了深入的工作,并主要以p型GaSb纳米线为例开展研究。第二项主要工作是基于GaSb的本征空穴来源,理论设计并实现催化剂对纳米线的原位轻掺杂,有效减弱了载流子的库伦散射作用,GaSb纳米线的空穴迁移率提高至理论值（1 028 cm2·V-1·s-1）,并表现出出色的红外探测能力。最后,本论文发展了利用金属-半导体结调控纳米线场效应晶体管迁移率的新方法,进一步提高GaSb纳米线器件的场效应空穴迁移率至3372 cm2·V-1·s-1。具体的工作内容展开如下:1.可控合成了电子迁移率接近理论值的InP纳米线并对其进行了电学及光电性能研究。发展了利用固态催化剂生长纳米线的新方法,通过控制纳米线的晶体结构减弱了载流子晶格散射作用,使得InP纳米线的电子迁移率达到2000 cm2·V-1·s-1,接近理论计算值,为新一代的光电探测器件提供了材料选择。InP纳米线作为一种重要的半导体纳米材料,其在典型的气-液-固生长模式下具有较多的缺陷（如孪晶、混合相等）,导致了较低的电子迁移率,限制了其在电子领域的实际应用。针对这一研究现状,在化学气相沉积过程中,本工作利用高熔点的Pd催化剂,成功实现了气-固-固生长模式,合成了沿独特的非极性生长方向的纤锌矿InP纳米线,深入研究了 InP纳米线的在特定的均一生长方向下的生长特性和优异的结晶度,计算了气-固-固生长模式下多面体形状的固态PdIn催化剂的不同晶面的表面能。具体地,PdIn固态催化剂颗粒在InP纳米线成核界面暴露出能量最低的PdIn{210}平面,其与非极性InP{2110}和{1010}平面的具有最小的晶格失配,因此合适的晶格匹配使得高度结晶的InP纳米线沿非极性方向外延生长。由于良好地控制了晶体缺陷,减弱了载流子的晶格散射作用,InP纳米线创纪录地实现了 2000 cm2·V-1·s-1的高电子迁移率,其电子浓度为1017 cm3,接近于体材料的理论值。统计的多个场效应晶体管的电子迁移率,都具有相对较高的电子迁移率（1 000-2000 cm2·V-1·S-1）,证明了该方法的易实现性。同时,成功制备了 InP纳米线顶栅场效应晶体管,器件在室温下展现出非常小的亚阈值摆幅,低至91 mV·dec-1。此外,将制备的InP纳米线应用于光电探测器时,器件的光响应度高达1 04 A·W-1（文献中报道的所有InP纳米线中最高的响应度之一）,且具有较快的上升和下降时间,分别为0.89s和0.82s。这些结果都证明了本项工作中合成的非极性方向的InP纳米线在未来的电子和光电子学领域都具体非常好的应用前景。2.可控合成了空穴迁移率达到理论值的GaSb纳米线并对其进行了电学及光电性能研究。理论设计并实现催化剂对GaSb纳米线的空穴迁移率调控,基于GaSb的本征空穴来源,通过原位轻掺杂,有效减弱了载流子的库伦散射作用,使得GaSb纳米线的空穴迁移率提高至1028 cm2.V-1·s-1,在近红外室温探测体现出较快的反应速度。本项工作首先研究了沟道材料迁移率与红外探测性能之间的关系。通过简单的表面活性剂辅助化学气相沉积方法实现了高质量的全比例可调GaAsSb纳米线的可控生长。通过对源的质量、源区和生长区的温度进行调节,实现了对GaAsxSb1-x纳米线组分、直径、生长速率等调控。随后研究了 As的比例对纳米线器件电学性能和红外探测性能的影响,对不同比例的GaAsxSb1-x纳米线场效应晶体管电学性能进行统计,结果表明,随着As 比例的增加,GaAsxSb1-x纳米线的场效应空穴迁移率逐渐降低。同时研究了 GaAsxSb1-x（x=0,0.06,0.26,0.5）纳米线的红外探测性能,随着As 比例的增加,GaAsxSb1-x纳米线红外探测器的光生电流、响应度、探测率均有下降。可以看出,提高空穴迁移率有助于提升GaSb纳米线的红外探测性能。接下来,本项工作通过原位轻掺杂的方法有效减弱了 GaSb纳米线中载流子的库伦散射作用,实现了空穴迁移率达到理论值的GaSb纳米线场效应晶体管。首先通过模拟Sn掺杂后GaSb的能带结构,载流子有效质量及计算体系形成能,预测了 Sn轻掺杂后GaSb空穴迁移率将提高。因此在本工作中,采用表面活性剂辅助化学气相沉积方法,利用Sn作为纳米线生长的催化剂和轻掺杂源,成功合成了长且直、表面均匀、结晶度高的GaSb纳米线。其单根纳米线底栅场效应空穴迁移率高达1 028 cm2·V-1·s-1,达到GaSb空穴迁移率理论值;纳米线平行阵列器件也表现出1 70 cm2·V-1·s-1的峰值空穴迁移率。通过多种表征手段对合成的纳米线进行表征,探究其空穴迁移率达到理论值的原因。Sn轻掺杂GaSb纳米线的光致发光谱相对Au催化的纳米线具有0.05 eV的红移、高分辨率透射电子显微镜观察到催化剂尖端在生长过程中逐步渗入到纳米线内部、同时高分辨率透射电子显微镜配套的能量色散X射线光谱仪检测到Sn的信号、径向刻蚀纳米线的X射线光电子能谱存在Sn信号峰等,这些都证明了 Sn在GaSb中的均匀轻掺杂。最后,本项工作研究了空穴迁移率达到理论值的GaSb纳米线的红外探测性能。在1550nm红外光和520nm可见光照射下,GaSb单根纳米线器件和纳米线阵列器件均具有优异的光电探测性能,包括几百微秒的响应时间。相比于Au催化合成的GaSb纳米线和GaAsSb纳米线红外探测器,Sn轻掺杂GaSb纳米线器件具有更快的响应速度和更高的探测能力,验证了提高空穴迁移率有助于提升GaSb纳米线的红外探测性能。总之,Sn轻掺杂的空穴迁移率达到理论值的GaSb纳米线在下一代电子设备和光电探测中具有广阔的应用前景。同时,本工作中涉及的利用合适的催化剂作为纳米线生长的轻掺杂源的方法具有普适性,对高性能纳米线可控合成提供了借鉴意义。3.利用金属-半导体结进一步提高了 GaSb纳米线场效应空穴迁移率。利用金属-半导体结发展了调控场效应晶体管迁移率的普适性方法,调控了场效应晶体管的沟道材料载流子浓度,提高了 GaSb纳米线的场效应空穴迁移率至3372 cm2·V-1·s-1,实现了高增益的CMOS反相器,为新一代微电子器件提供了借鉴意义。在所有Ⅲ-Ⅴ族半导体中,GaSb纳米线的空穴迁移率最高,上一项工作通过减弱库伦散射已经将GaSb纳米线空穴迁移率提高至理论值。然而,为了进一步提高p型半导体器件空穴迁移率以接近n型器件同等水平,本项工作通过在半导体表面沉积具有不同功函数的CMOS兼容的金属颗粒,构成金属-半导体结,调控p型半导体材料的空穴浓度和电学性能。当沉积低功函数金属Al、Sn和Ti时,GaSb纳米线场效应晶体管的峰值空穴迁移率显着提高,分别高达3372 cm2·V-1·s-1、1938 cm2.V-1·s-1和2840 cm2·V-1·s-1。构建Al-GaSb结后峰值场效应空穴迁移率是原始值的三倍,是目前报道的常温下大气环境中p沟道器件中场效应空穴迁移率的最高值。场效应空穴迁移率的大幅提高归因于金属-半导体界面向下的能带弯曲导致的半导体沟道中空穴浓度的降低。同时,GaSb纳米线场效应晶体管的其他重要电子特性,例如阈值电压和亚阈值摆幅等,也得到很好的控制。重要的是,当与n型InGaAs纳米线相连时,受益于提高的场效应空穴迁移率、合适的阈值电压和亚阈值摆幅等,制成的CMOS反相器具有良好的反相特性,实现了～18.1的较高增益。这种利用金属-半导体结调控p型材料场效应迁移率的方法具有普适性,在其他p沟道器件中得到了验证,例如p型GaAs纳米线,GaAs薄膜和二维WSe2场效应晶体管,且沟道材料的厚度越小,场效应空穴迁移率的增加效果越明显。本项工作研究的金属-半导体结可以看作提高p沟道器件场效应空穴迁移率的重要进步,促进下一代电子技术的发展。综上所述,本论文研究了高迁移率Ⅲ-Ⅴ族纳米线的可控合成,通过调控纳米线中载流子的散射作用以及浓度,实现了电子迁移率接近理论值的InP纳米线、空穴迁移率达到理论值的GaSb纳米线,以及进一步提高了 GaSb纳米线的场效应空穴迁移率,并研究了其电学性能和光电探测性能,构建起沟道材料迁移率与红外探测性能之间的关系:“高迁移率有利于实现高性能红外探测器件”。利用超高场效应空穴迁移率的GaSb纳米线实现了 CMOS反相器的应用。本论文提出的具有创新性和普适性的纳米线可控合成方法、以及提高p型材料空穴迁移率的方法,对高性能纳米线可控合成与性能研究提供了借鉴意义。
要文文[7]（2021）在《Bi2O2Se与过渡金属硫族化合物异质结器件的制备及其性能的研究》文中研究表明过渡金属硫族化合物因其类石墨烯且带隙可调的特性,使其在光电子器件制备上拥有着诱人且广阔的前景。为了能将过渡金属硫族化合物广泛的应用在光电器件方面,选择合适的制备工艺及应用走向极为重要。寻找最佳的制备工艺,减小接触电极与过渡金属硫族化合物之间的接触电阻,是研究其光电特性并实现生产与生活应用的前提。本文系统的介绍了利用聚二甲基硅氧烷和机械剥离法相结合的方法制备Bi2O2Se场效应晶体管、WSe2场效应晶体管和Bi2O2Se/WSe2异质结场效应晶体管的过程。通过改变真空中器件的退火温度,得到了使电极与过渡金属硫族化合物接触电阻最小时最佳退火温度。这降低了金属与半导体之间肖特基势垒的高度,提高了场效应晶体管的迁移率及开关比。主要工作:首先通过化学气相沉积法制备了倾斜生长的Bi2O2Se样品,通过直接按压的方式转移到SiO2/Si衬底上,再通过探针和显微镜辅助转移的方法将预先制备的金属电极转移到半导体Bi2O2Se两侧,通过200℃真空无载气退火1小时,制备出欧姆接触的金属半导体结,制备成了 Bi2O2Se场效应晶体管。以同样的转移方法,制备了机械剥离的过渡金属硫族化物--WSe2场效应晶体管,并通过改变真空退火的温度,找到了 WSe2与金属Pd电极接触电阻最佳时的退火温度。通过降低Pd金属与半导体材料WSe2之间的接触电阻,使WSe2场效应晶体管的开关比、整流比、迁移率都得到了提高。在以上工作的基础上,我们进一步制备了具有双极性开关特性的Bi2O2Se/WSe2异质结场效应晶体管。分析其电子结构,我们认为Bi2O2Se/WSe2异质结属Ⅱ类异质结,其开关状态可以通过栅极或源漏电压调控,且具有105的开关比和40 μS的光响应速度,其光谱响应范围从可见光到近红外。可见Bi2O2Se/WSe2异质结场效应晶体管具有较高的光电性能。本工作对低维材料在光电器件上的应用研究做出了积极的探索和贡献。
涂路奇[8]（2021）在《基于新型氧化铪基铁电薄膜的场效应晶体管电学和光电特性研究》文中研究表明近年来,物联网、云计算、光通信、人工智能等高科技领域对新型逻辑器件、存储芯片、光电子器件提出了更高的性能要求。氧化铪基铁电薄膜是一种全新的、与硅工艺平台完全兼容的铁电材料,具有良好的铁电性质和尺寸可塑性,有助于实现高性能的逻辑、存储以及光电子器件。目前,氧化铪基薄膜材料的铁电起源微观机理、极化翻转动力学等方面尚不十分清晰,基于该薄膜材料的器件设计仍处于起步阶段。因此,本论文主要围绕新型氧化铪基铁电薄膜的材料性质及其高性能光电子器件应用等关键科学问题开展相关研究工作。本论文主要研究了锆元素掺杂的氧化铪铁电薄膜的铁电性质及其物理机理,并基于该薄膜材料探索了极低亚阈值摆幅且无回滞的负电容场效应晶体管及其高灵敏光电响应机理。主要分为以下四个方面:1、利用原子层沉积方法制备高质量氧化铪基铁电薄膜,表征薄膜材料的晶相组分和微观晶体结构。选用原子层沉积方法制备大面积、高均匀性的锆元素掺杂氧化铪铁电薄膜,薄膜厚度为10 nm,通过X射线光电子能谱技术监测锆和铪元素比例为1:1。对有、无Ti N上电极的退火样品进行X射线衍射分析、相对介电常数测试以及高分辨透射电子显微镜表征,结果表明有Ti N上电极的退火样品具有更多的非中心对称正交相和更大的剩余极化。并结合晶体学对称性关系,总结了生长条件对氧化铪基铁电薄膜晶相组分的影响关系以及各晶相之间的演变规律。2、系统研究氧化铪基铁电薄膜电容器结构的电学特性,分析铁电极化翻转的物理机理。通过压电力显微镜和铁电测试仪表征氧化铪基铁电薄膜的压电回线、电滞回线、铁电畴翻转特性以及电容器结构的疲劳特性。在此基础上,表征氧化铪基铁电薄膜的热释电系数,发现薄膜的自发极化特性。此外,通过不同温度、不同频率的电流-电压曲线,深入了解该薄膜的铁电极化翻转动力学过程,为理解该薄膜材料的铁电极化起源提供了有力的实验依据。3、基于高性能氧化铪基铁电薄膜,设计和制备极低亚阈值摆幅且无回滞的铁电负电容场效应晶体管。设计和制备了金属-铁电-半导体、金属-铁电-绝缘层-半导体场效应晶体管,研究结果表明引入Al2O3绝缘层能够有效改善氧化铪基铁电薄膜和二维材料半导体层之间的界面特性,有效减小晶体管的电学回滞,并能够改善电容匹配关系,实现更低的亚阈值摆幅。根据金属-铁电-绝缘层-半导体场效应晶体管的转移特性曲线,计算得到室温下亚阈值摆幅最小值为17.64 m V/dec,平均值为45 m V/dec,且电学回滞几乎完全消除。4、通过photogating效应、铁电负电容效应、电压放大作用等多种机制的协同作用,实现负电容场效应晶体管的高灵敏光电探测功能。发现:将负电容场效应晶体管的工作电压设定为暗态时的阈值电压点,能够很好地抑制器件暗电流;在光照时,器件转移特性曲线的阈值电压点发生左移,利用二维材料的photogating效应和铁电负电容效应能够有效提高器件的光电流和光探测率。上述现象表明:暗态时利用铁电负电容效应的电压放大作用将沟道电子耗尽,有效抑制器件暗电流;光照时多层Mo S2吸收光子能量激发电子-空穴对,其中大量空穴被缺陷能级捕获而产生强的photogating作用,从而延长载流子寿命,提高光电导增益;同时利用铁电电容值的变化,降低半导体沟道表面势,使得更多电子能够越过沟道势垒,实现高的光响应率和光探测率。铁电负电容场效应晶体管的高灵敏光电响应机理可以广泛应用于低维半导体光电子器件中,为实现高性能光电探测器件提供新的思路和方法。
张祎[9]（2021）在《二硫化钼纳米薄膜生物传感器的构建及其性能研究》文中研究说明新型疾病与癌症逐渐表现出早期诊断困难,晚期无法治愈的特点,迫切需要发展高灵敏探测技术实现对疾病早期超低浓度目标物的快速、准确诊断。由于具有灵敏度高、响应速度快、制备成本低廉、小型化可集成的特点,基于纳米材料半导体的生物传感器备受关注。特别是二硫化钼（MoS2）纳米薄膜生物传感器,相比于石墨烯和其它体半导体材料,其合适的禁带宽度在生物传感器应用中对生物目标物拥有更好的生物兼容性以及更低的探测极限,在低浓度复杂生物样品的探测中具有天然的优势。目前纳米MoS2生物传感器已经实现了对DNA、RNA以及蛋白等各类生物分子的探测,但依然存在器件重复性差、生物功能化手段复杂、目标探测极限不够低等问题。为此,本论文对MoS2薄膜生物传感器的材料合成、生物功能化方法以及器件结构方面进行了深入的研究,优化了二维MoS2纳米薄膜的制备工艺,制备出高性能水平的场效应晶体管（FET）器件;设计了新的生物功能化方法,提升了传感器对生物目标物的探测性能;改进了传感器的结构,使其具备可重复利用的能力。主要研究内容与取得的结果如下:一、MoS2纳米薄膜的制备与微观结构（1）改进了机械剥离法制备MoS2薄膜工艺,利用制备的带标记的衬底,成功获取了可定位的少层MoS2薄膜。拉曼（Raman）光谱显示薄膜在E2g1=382 cm-1和A1g=404 cm-1特征峰处呈现出极窄的半高宽,表明薄膜晶体质量很高;原子力显微图像（AFM）显示薄膜厚度被控制在4～6nm,表明改进工艺提高了薄膜均匀性。（2）在化学气相沉积两步法的基础上设计了一种图形化MoS2薄膜阵列的生长方法。实现了对MoS2薄膜形状、大小与厚度的精确控制。Raman和AFM表明,MoS2薄膜选择性生长在了沉积有钼金属的区域,并获得了厚度为4nm的高质量长方形薄膜阵列,解决了生物传感器中材料大规模定制的难题。二、MoS2基生物传感器的生物功能化及其前列腺癌抗原（PSA）探测（1）利用光刻工艺制备了 MoS2基FET器件,研究了器件输出的和转移特性。线性的Ids-Vds曲线表明器件拥有良好的欧姆接触特性,Ids-VG,back曲线呈现n型FET特性,载流子迁移率达到μ=9.8 cm2V-1S-1,参数指标达到PSA高性能测试要求。（2）设计一种环境友好型DNA四面体（DNA-TSPs）结合生物素-链霉亲和素系统（BSAS）,并利用其对MoS2基FET器件表面修饰,功能化后器件结构FET/DNA-TSPs/BSAS/anti-PSA。X射线光谱图表明DNA四面体与FET器件表面Au膜形成Au-S键为生物修饰提供了稳定的基础。另外,BSAS的高亲和力与多级放大效应的修饰系统,使得传感器对目标探测物的捕获能力得到了提高。（3）利用实时测试的手段研究了 PSA电学响应,发现响应电流与PSA浓度密切相关,这归因于高浓度的抗原由于与抗体的结合而降低了传感器表面的正电位。不同浓度PSA的响应百分比进行拟合,发现传感器对PSA的响应呈线性关系,其中拟合曲线的R2=0.959,表明传感器对PSA目标蛋白具有出色的响应。传感器对PSA响应的浓度线性范围为1fg/mL～100 ng/mL,探测极限达1fg/mL,分别为现有MoS2基传感器最高水平的10000倍与100倍。（4）发现Casein、BSA与IgG&HSA的响应百分比不到20%,远远低于目标蛋白在PBS与血清中的响应,表明MoS2基生物传感器对PSA的探测具有优异的特异性与可靠性,在即时医疗应用探测PSA方面表现出巨大的潜力。三、生物分离式MoS2基传感器阵列（1）设计了一种生物分离式的传感器的阵列。利用DNA四面体底部疏基与Au反应形成Au-S键,且影响Au表面电势原理,独立出了传感器的生物感应区,同时基于图形化结构制备了分离的MoS2器件阵列,实现了生物分离式MoS2基传感器阵列的构建,解决了传感器生物不兼容与不可重复利用的问题。（2）研究了1×4传感器阵列的乳腺癌一号基因（BRCA1）电学响应。发现不同单元器件对相同浓度BRCA1的响应结果基本在同一电流水平,表明阵列均匀性很好。阵列单元对BRCA1响应浓度线性范围为1fM～1μM,并获得了极高的线性拟合系数为R2=0.98。与同类方法相比较,该结果具有更宽的探测范围。（3）采用空白和非互补DNA样品对比的方法研究了传感器的特异选择性以及对低浓度BRCA1探测的可靠性。发现传感器具有极低的噪声水平%RBlank+3SD=2.5%,且对非互补DNA的响应几乎可忽略,表明该传感器对BRCA1探测的响应百分比可靠,且特异选择性满足需求。
刘丹阳[10]（2021）在《全无机钙钛矿光电器件的量子输运模拟》文中认为有机-无机杂化钙钛矿具有结构可设计、电子与光学特性可调、载流子寿命长等优点,成为了众多光伏材料中最受欢迎的。然而有机-无机钙钛矿中的有机组分在高温和高湿环境下并不稳定。相比之下,全无机钙钛矿CsPbX3（X=I,Br,Cl）使用金属铯原子替代不稳定的有机组分而获得了较高的热稳定性,一些间接证据也表明这类材料可以具有同样出色的表现。因此,全无机金属卤化物钙钛矿正在迅速成为理想的替代材料并吸引着广大研究者们的注意力。而在几种全无机卤化铅钙钛矿中,立方相CsPbI3成功脱颖而出,因为其拥有优于其他同类材料的带隙（1.73 eV）,成为光伏应用中最吸引人的候选者。另一方面,由于二维材料厚度均匀、表面光滑且柔性佳,相当多的研究者们将注意力转移到二维钙钛矿中,以期二维钙钛矿能将二维材料和钙钛矿的材料的优势相结合获得更好的表现。纵观以往的研究内容,对于二维全无机钙钛矿材料的研究处于刚起步阶段,且大多重点关注其光电性能。而作为具有同样出色的电学性质的材料,关于二维CsPbI3的固有载流子输运行为尚未有人进行讨论。为了研究二维CsPbI3的载流子输运行为,我们采用第一性原理计算方法模拟了基于二维Cs2PbI4单层结构的晶体管在亚10纳米范围内的表现。研究分为两大部分:一是研究单层Cs2PbI4的结构与电子性质,二是研究基于单层Cs2PbI4为沟道材料的亚10纳米场效应晶体管的性能极限。基于第一性原理计算,我们了解到二维单层Cs2PbI4不仅具有一个1.61 eV的直接带隙,还具有吸收系数高达105的高效的光吸收性能。我们还将其与其他全无机卤化铅钙钛矿的表现进行对比,表明了其在光电方面的出色性能。研究表明,n型晶体管拥有远超于同等条件下的p型晶体管的表现。n型亚10纳米单层钙钛矿晶体管的亚阈值降至96 mV dec-1,开态电流高达1869 μA μm-1。当栅极长度为9纳米时,n型单层钙钛矿晶体管的开态电流甚至是单层二硫化钼晶体管的7倍,主要原因是单层Cs2PbI4中的电子有效质量较小。与最新的工业标准（国际半导体技术路线图）相比,n型亚10纳米单层钙钛矿晶体管的功率延迟值降低了 0.08-0.29fJ μm-1。这种小的功率延迟积（PDP）也可能来源于小电子的有效质量,并表明n型亚10纳米钙钛矿晶体管在低功耗应用中的高潜力。
二、MOS场效应晶体管微功率互补逻辑电路（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、MOS场效应晶体管微功率互补逻辑电路（论文提纲范文）
（3）新型三维SiGe Core-shell多栅晶体管性能的仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 CMOS器件的发展 |
| 1.1.2 CMOS器件等比例缩小的必要性 |
| 1.1.3 CMOS器件尺寸不断缩小面临的挑战 |
| 1.2 纳米CMOS技术解决方案 |
| 1.2.1 新材料工艺 |
| 1.2.2 新器件结构 |
| 1.2.3 Core-shell新型结构 |
| 1.3 纳米CMOS技术的研究现状 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第二章 多栅FINFET基本知识 |
| 2.1 FINFET简介 |
| 2.1.1 FinFET结构分类 |
| 2.1.2 FinFET器件重要参数 |
| 2.1.3 FinFET器件工作原理 |
| 2.2 FINFET性能优化 |
| 2.2.1 应变技术 |
| 2.2.2 高K金属栅技术 |
| 2.3 典型物理效应 |
| 2.3.1 沟道长度调制效应 |
| 2.3.2 非准静态效应 |
| 2.3.3 体效应 |
| 2.3.4 短沟道效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 三维SIGE CORE-SHELL FINFET的 I-V特性和SCE特性的研究 |
| 3.1 仿真软件GTS TCAD的介绍 |
| 3.2 器件结构模型的构建 |
| 3.3 器件结构参数的仿真研究 |
| 3.3.1 I_(ds)-V_(gs)曲线和电学参数 |
| 3.3.2 对I_(ds)-V_(gs)曲线的仿真研究 |
| 3.3.3 对SCE特性的研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 三维SIGE CORE-SHELL FINFET物理特性和SIGE组分配比的研究 |
| 4.1 仿真运用的量子模型 |
| 4.2 对载流子浓度分布的研究 |
| 4.3 对能带的研究 |
| 4.4 对INNER GE 组分和OUTER GE 组分的研究 |
| 4.5 SIGE CORE-SHELL FINFET器件与SI-FINFET、GE-FINFET对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（4）面向多普勒雷达应用的低功耗低噪声电路关键技术研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状和发展趋势 |
| 1.2.1 锁相环频率综合器研究现状 |
| 1.2.2 低闪烁噪声有源混频器研究现状 |
| 1.3 论文研究内容和结构安排 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 结构安排 |
| 第二章 多普勒雷达电路关键技术基础 |
| 2.1 锁相环结构和理论基础 |
| 2.1.1 反馈环路基础 |
| 2.1.2 锁相环的基本原理和性能指标 |
| 2.1.3 锁相环环路分析 |
| 2.2 混频器结构和理论基础 |
| 2.2.1 混频器的基本原理和性能指标 |
| 2.2.2 闪烁噪声的来源 |
| 2.3 低功耗、低噪声设计方法 |
| 2.3.1 低功耗 |
| 2.3.2 低噪声 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 电荷泵锁相环电路设计、仿真及实现 |
| 3.1 电荷泵锁相环架构设计 |
| 3.1.1 指标分析与方案设计 |
| 3.1.2 设计关键问题与难点 |
| 3.2 压控振荡器设计 |
| 3.2.1 分类 |
| 3.2.2 设计方案 |
| 3.3 分频器设计 |
| 3.3.1 分类 |
| 3.3.2 电流模逻辑结构 |
| 3.3.3 吞咽式计数分频器 |
| 3.4 其他模块设计 |
| 3.4.1 鉴频鉴相器 |
| 3.4.2 电荷泵 |
| 3.4.3 环路滤波器 |
| 3.4.4 测试电路 |
| 3.5 仿真与版图设计 |
| 3.5.1 各模块仿真 |
| 3.5.2 锁相环仿真及噪声拟合 |
| 3.5.3 版图设计 |
| 3.6 加工与测试 |
| 3.6.1 芯片加工 |
| 3.6.2 直流测量 |
| 3.6.3 时域测量 |
| 3.6.4 频域测量 |
| 3.6.5 功能测试 |
| 3.6.6 性能总结与比较 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 亚采样锁相环电路设计及仿真 |
| 4.1 倍频式亚采样锁相环架构设计 |
| 4.1.1 亚采样锁相环电路设计 |
| 4.1.2 设计关键问题与难点 |
| 4.2 压控振荡器设计 |
| 4.2.1 压控振荡器 |
| 4.2.2 缓冲级放大器设计 |
| 4.2.3 堆叠式设计 |
| 4.2.4 稳幅电路设计 |
| 4.3 亚采样结构设计 |
| 4.3.1 亚采样鉴相器 |
| 4.3.2 亚采样电荷泵 |
| 4.3.3 占空比控制电路设计 |
| 4.3.4 恒跨导结构设计 |
| 4.4 倍频器设计 |
| 4.5 锁频环设计 |
| 4.6 仿真结果 |
| 4.6.1 关键电路仿真结果 |
| 4.6.2 环路稳定性与噪声性能分析 |
| 4.6.3 整体电路仿真结果与性能比较 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 有源混频器电路设计及仿真 |
| 5.1 模型分析 |
| 5.1.1 转换增益分析 |
| 5.1.2 噪声模型分析方法 |
| 5.2 模型改进与验证 |
| 5.2.1 转换增益模型改进与验证 |
| 5.2.2 闪烁噪声模型改进与验证 |
| 5.2.3 等效输入噪声分析 |
| 5.3 电路结构设计与改进 |
| 5.4 性能分析和比较 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 后续展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）范德华异质结载流子行为与光电性能调控研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 绪论 |
| 2.1 纳米材料 |
| 2.1.1 纳米材料概述 |
| 2.1.2 二维纳米材料概述 |
| 2.2 二维MoS_2简介 |
| 2.2.1 二维MoS_2的基本性质 |
| 2.2.2 二维MoS_2的制备方法 |
| 2.2.3 二维MoS_2的主要应用 |
| 2.3 范德华异质结概述 |
| 2.3.1 范德华异质结分类及构筑方法 |
| 2.3.2 范德华异质结在电子器件方面的应用 |
| 2.3.3 范德华异质结在光电器件方面的应用 |
| 2.4 应变工程在二维材料及范德华异质结中的应用 |
| 2.4.1 应变调控二维材料能带结构 |
| 2.4.2 应变调控二维材料载流子行为 |
| 2.4.3 应变调控范德华异质结的能带匹配和层间耦合 |
| 2.5 研究目的与内容 |
| 3 二维MoS_2的可控制备及范德华异质结构筑 |
| 3.1 高质量单层MoS_2的可控制备 |
| 3.1.1 硫源温度对单层MoS_2生长形貌的调控 |
| 3.1.2 氧气流量对单层MoS_2结晶尺寸的调控 |
| 3.1.3 基底数量对单层MoS_2形核位点的调控 |
| 3.1.4 反应时间对单层MoS_2结晶质量的调控 |
| 3.2 二维材料的转移及范德华异质结的构筑 |
| 3.2.1 湿法转移单层MoS_2 |
| 3.2.2 牺牲层辅助法转移二维材料 |
| 3.2.3 范德华异质结的构筑 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 MoS_2/WSe_2范德华异质结载流子行为与光电性能的调控研究 |
| 4.1 MoS_2/WSe_2异质结的构筑与表征 |
| 4.2 MoS_2/WSe_2异质结接触界面的载流子行为研究 |
| 4.3 MoS_2/WSe_2异质结层数依赖的载流子行为研究 |
| 4.4 MoS_2/WSe_2异质结光电性能研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 ZnO/MoS_2范德华异质结阵列载流子行为的调控研究 |
| 5.1 ZnO/MoS_2异质结阵列的构筑与集成 |
| 5.2 ZnO/MoS_2异质结阵列的应变分布表征 |
| 5.3 ZnO/MoS_2异质结阵列载流子行为的应变调控 |
| 5.4 ZnO/MoS_2异质结界面载流子行为的应变调控机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 ZnO/WSe_2范德华异质结阵列光电性能的调控研究 |
| 6.1 ZnO/WSe_2异质结阵列的构筑与光电性能研究 |
| 6.2 ZnO/WSe_2异质结阵列载流子行为的应变调控 |
| 6.3 ZnO/WSe_2异质结阵列光电器件的梯度应变设计与表征 |
| 6.4 ZnO/WSe_2异质结阵列光电性能的梯度应变调控机理 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）高迁移率Ⅲ-Ⅴ族纳米线的可控合成与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩写及符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 一维纳米线简介 |
| 1.2.1 一维纳米线的性质与优势 |
| 1.2.2 一维纳米线的应用 |
| 1.3 Ⅲ-Ⅴ族半导体材料简介 |
| 1.3.1 Ⅲ-Ⅴ族半导体材料的性质与优势 |
| 1.3.2 Ⅲ-Ⅴ族半导体材料的应用 |
| 1.4 Ⅲ-Ⅴ族纳米线的应用与研究现状 |
| 1.4.1 Ⅲ-Ⅴ族纳米线基场效应晶体管 |
| 1.4.2 Ⅲ-Ⅴ族纳米线基逻辑电路 |
| 1.4.3 Ⅲ-Ⅴ族纳米线基光电探测器 |
| 1.4.4 Ⅲ-Ⅴ族纳米线基太阳能电池 |
| 1.5 本论文的选题意义与研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验方法与原理 |
| 2.1 Ⅲ-Ⅴ族纳米线的生长方法与生长机理 |
| 2.1.1 Ⅲ-Ⅴ族纳米线的生长方法 |
| 2.1.2 Ⅲ-Ⅴ族纳米线的生长机理 |
| 2.1.3 Ⅲ-Ⅴ族纳米线的制备工艺及参数影响 |
| 2.2 纳米线场效应晶体管的原理与制备方法 |
| 2.2.1 场效应晶体管的原理 |
| 2.2.2 场效应晶体管的主要性能参数 |
| 2.2.3 纳米线场效应晶体管的制备方法 |
| 2.3 光电探测器的工作原理与主要性能参数 |
| 2.3.1 光电探测器的工作原理 |
| 2.3.2 光电探测器的主要性能参数 |
| 2.4 CMOS反相器的工作原理与主要性能参数 |
| 2.4.1 CMOS反相器的工作原理 |
| 2.4.2 CMOS反相器的主要性能参数 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 可控合成电子迁移率接近理论值的InP纳米线及其性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 InP纳米线的可控合成与材料表征 |
| 3.2.1 InP纳米线的可控合成 |
| 3.2.2 InP纳米线的材料表征 |
| 3.3 高结晶质量InP纳米线的生长机理分析 |
| 3.4 InP纳米线场效应晶体管的电学性能 |
| 3.4.1 InP纳米线场效应晶体管的制备过程 |
| 3.4.2 InP纳米线底栅场效应晶体管的电学性能测试与分析 |
| 3.4.3 InP纳米线顶栅场效应晶体管的电学性能测试与分析 |
| 3.5 InP纳米线场效应晶体管的光电探测性能测试与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 可控合成空穴迁移率达到理论值的GaSb纳米线及其性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 全比例可调GaAsSb纳米线的可控合成及性能研究 |
| 4.2.1 全比例可调GaAsSb纳米线的可控合成及材料表征 |
| 4.2.2 全比例可调GaAsSb纳米线场效应晶体管的电学性能测试与分析 |
| 4.2.3 全比例可调GaAsSb纳米线的红外探测性能测试与分析 |
| 4.3 Sn轻掺杂提高GaSb纳米线空穴迁移率的理论分析 |
| 4.4 Sn轻掺杂GaSb纳米线的可控合成 |
| 4.4.1 Sn轻掺杂GaSb纳米线的合成步骤 |
| 4.4.2 Sn轻掺杂GaSb纳米线的控制生长 |
| 4.4.3 采用Sn催化剂生长Ⅲ-Ⅴ族纳米线的普适性 |
| 4.5 Sn轻掺杂GaSb纳米线电学与光电器件制备及测试方法 |
| 4.5.1 Sn轻掺杂GaSb纳米线电学与光电器件的制备过程 |
| 4.5.2 Sn轻掺杂GaSb纳米线电学与光电器件的测试方法 |
| 4.6 Sn轻掺杂GaSb纳米线场效应晶体管的电学性能分析 |
| 4.6.1 Sn轻掺杂GaSb单根纳米线场效应晶体管的电学性能分析 |
| 4.6.2 Sn轻掺杂GaSb纳米线阵列场效应晶体管的电学性能分析 |
| 4.7 Sn轻掺杂高迁移率GaSb纳米线的表征 |
| 4.7.1 Sn轻掺杂高迁移率GaSb纳米线的表征方法 |
| 4.7.2 Sn轻掺杂高迁移率GaSb纳米线的微观结构与组分表征 |
| 4.7.3 Sn轻掺杂高迁移率GaSb纳米线的光学表征 |
| 4.7.4 Sn轻掺杂在高迁移率GaSb纳米线中的均匀性 |
| 4.8 Sn轻掺杂高迁移率GaSb纳米线器件的光电探测性能分析 |
| 4.8.1 Sn轻掺杂高迁移率GaSb单根纳米线器件的光电探测性能分析 |
| 4.8.2 Sn轻掺杂高迁移率GaSb纳米线阵列器件的光电探测性能分析 |
| 4.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 利用金属-半导体结进一步提高GaSb纳米线场效应空穴迁移率 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 利用金属-半导体结调控p型材料场效应空穴迁移率的原理分析 |
| 5.3 利用金属-半导体结提高GaSb纳米线场效应空穴迁移率 |
| 5.3.1 利用Al-GaSb结提高GaSb纳米线场效应空穴迁移率 |
| 5.3.2 利用金属-半导体结调控GaSb纳米线场效应空穴迁移率普适性 |
| 5.4 利用金属-半导体结提高p型材料场效应空穴迁移率的普适性 |
| 5.4.1 利用金属-半导体结提高p型GaAs纳米线场效应空穴迁移率 |
| 5.4.2 利用金属-半导体结提高p型GaAs薄膜场效应空穴迁移率 |
| 5.4.3 利用金属-半导体结提高p型GaSb晶片的霍尔迁移率 |
| 5.4.4 利用金属-半导体结提高p型2D WSe2场效应空穴迁移率 |
| 5.5 超高场效应空穴迁移率GaSb纳米线在CMOS反相器中的应用 |
| 5.5.1 p型GaSb纳米线与n型InGaAs纳米线CMOS反相器的制备 |
| 5.5.2 p型GaSb纳米线与n型InGaAs纳米线CMOS反相器性能分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的论文成果 |
| PAPER Ⅰ |
| PAPER Ⅱ |
| PAPER Ⅲ |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（7）Bi2O2Se与过渡金属硫族化合物异质结器件的制备及其性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 Bi_2O_2Se及过渡金属硫族化合物的结构 |
| 1.2.1 Bi_2O_2Se材料 |
| 1.2.2 WSe_2材料 |
| 1.3 二维材料转移方法 |
| 1.3.1 基体刻蚀法 |
| 1.3.2 电化学鼓泡法 |
| 1.3.3 卷对卷(Roll to roll)转移法 |
| 1.3.4 聚二甲基硅氧烷(PDMS)辅助转移法 |
| 1.4 本课题开展的工作 |
| 第2章 Bi_2O_2Se场效应晶体管的制备及表征 |
| 2.1 Bi_2O_2Se场效应晶体管的制备 |
| 2.2 Bi_2O_2Se场效应晶体管的表征 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 过渡金属硫族化合物场效应晶体管的制备及表征 |
| 3.1 过渡金属硫族化合物场效应晶体管的制备 |
| 3.2 过渡金属硫族化合物场效应晶体管的表征 |
| 3.2.1 光学显微镜表征 |
| 3.2.2 拉曼光谱表征 |
| 3.2.3 电学性质表征 |
| 3.3 Bi_2O_2Se和WSe_2场效应晶体管载流子浓度计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高性能光电器件Bi_2O_2Se/WSe_2场效应晶体管 |
| 4.1 Bi_2O_2Se/WSe_2场效应晶体管的制备 |
| 4.2 Bi_2O_2Se/WSe_2异质结场效应晶体管电学性质表征 |
| 4.3 Bi_2O_2Se/WSe_2异质结场效应晶体管表面电势表征 |
| 4.4 Bi_2O_2Se/ WSe_2异质结场效应晶体管光学性质表征 |
| 4.5 Bi_2O_2Se/WSe_2异质结场效应晶体管其它性质表征 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（8）基于新型氧化铪基铁电薄膜的场效应晶体管电学和光电特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铁电材料 |
| 1.2.1 传统钙钛矿型铁电材料 |
| 1.2.2 新型氧化铪基铁电材料 |
| 1.2.3 其它铁电材料 |
| 1.3 铁电材料的基本性质 |
| 1.3.1 压电特性 |
| 1.3.2 热释电特性 |
| 1.3.3 铁电特性 |
| 1.3.4 负电容特性 |
| 1.4 二维材料 |
| 1.4.1 二维材料及其基本性质 |
| 1.4.2 二维材料基本实验方法 |
| 1.5 二维材料光电探测器 |
| 1.5.1 二维材料光电探测器工作原理 |
| 1.5.2 二维材料光电探测器工作性能 |
| 1.6 本论文的研究意义和主要内容 |
| 第2章 新型氧化铪基铁电薄膜的晶体结构研究 |
| 2.1 研究内容和意义 |
| 2.2 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜及其电容器的制备方法 |
| 2.2.1 薄膜的制备工艺流程 |
| 2.2.2 电容器的制备工艺流程 |
| 2.3 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的晶相组分分析 |
| 2.3.1 X射线衍射分析 |
| 2.3.2 相对介电常数分析 |
| 2.3.3 高分辨TEM衍射图样分析 |
| 2.4 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的铁电性起源 |
| 2.4.1 HfO_2晶体结构的演变规律 |
| 2.4.2 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的晶体结构演变规律 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 新型氧化铪基铁电薄膜的电学特性研究 |
| 3.1 研究内容和意义 |
| 3.2 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的压电力显微镜表征 |
| 3.2.1 表面形貌 |
| 3.2.2 单点压电特性 |
| 3.2.3 单点铁电特性 |
| 3.2.4 铁电畴翻转特性 |
| 3.3 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的电容器结构电学特性测试 |
| 3.3.1 变频电滞回线 |
| 3.3.2 自极化与热释电特性 |
| 3.3.3 极化翻转疲劳特性 |
| 3.4 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的铁电极化翻转动力学 |
| 3.4.1 电流-电压曲线随频率的变化关系 |
| 3.4.2 电流-电压曲线随温度的变化关系 |
| 3.4.3 铁电极化翻转物理机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 铁电负电容场效应晶体管的电学特性研究 |
| 4.1 研究内容和意义 |
| 4.2 MoS_2 的基本性质 |
| 4.3 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2铁电薄膜的负电容效应 |
| 4.4 亚阈值摆幅热力学极限 |
| 4.4.1 亚阈值摆幅的物理含义 |
| 4.4.2 极低亚阈值摆幅器件 |
| 4.5 金属-铁电-半导体负电容场效应晶体管的工作原理 |
| 4.5.1 MFSFET基本器件结构 |
| 4.5.2 MFSFET电压放大原理 |
| 4.5.3 MFSFET亚阈值摆幅值 |
| 4.5.4 MFSFET电容匹配关系 |
| 4.6 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的金属-铁电-半导体负电容场效应晶体管 |
| 4.6.1 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFSFET器件结构 |
| 4.6.2 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFSFET器件制备方法 |
| 4.6.3 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFSFET电学特性测试 |
| 4.7 金属-铁电-绝缘体-半导体负电容场效应晶体管的工作原理 |
| 4.7.1 MFISFET基本器件结构 |
| 4.7.2 MFISFET电压放大原理 |
| 4.7.3 MFISFET亚阈值摆幅 |
| 4.7.4 MFISFET电容匹配关系 |
| 4.8 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的金属-铁电-绝缘体-半导体负电容场效应晶体管 |
| 4.8.1 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFISFET器件结构 |
| 4.8.2 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFISFET器件制备方法 |
| 4.8.3 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2的MFISFET电学特性测试 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 铁电负电容场效应晶体管的光电特性研究 |
| 5.1 本章研究内容和意义 |
| 5.2 MoS_2 光电晶体管 |
| 5.3 MoS_2负电容光电晶体管的光电响应特性 |
| 5.3.1 光电响应测试方法 |
| 5.3.2 光照下的转移特性 |
| 5.3.3 光照下的photogating特性 |
| 5.4 MoS_2负电容光电晶体管的光电响应机理 |
| 5.4.1 工作点的选取 |
| 5.4.2 二维材料Photogating效应 |
| 5.4.3 铁电负电容效应与半导体沟道表面势 |
| 5.5 光电响应性能参数 |
| 5.5.1 光电流开关比 |
| 5.5.2 光响应率 |
| 5.5.3 光探测率 |
| 5.5.4 外量子效率 |
| 5.5.5 光响应时间 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）二硫化钼纳米薄膜生物传感器的构建及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 生物传感器概述 |
| 1.2.1 生物传感器的基本概念 |
| 1.2.2 生物传感器的分类及其原理 |
| 1.3 二维材料场效应生物传感器 |
| 1.3.1 二维半导体晶体管 |
| 1.3.2 二维半导体生物传感器的电子学原理 |
| 1.3.3 二维材料半导体生物传感器的发展现状 |
| 1.4 本论文的研究目的与主要内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 主要内容 |
| 第2章 二硫化钼纳米薄膜的制备与微观结构 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 MoS_2 的概述 |
| 2.2.1 MoS_2 的特性介绍 |
| 2.2.2 MoS_2 的制备方法介绍 |
| 2.2.3 MoS_2 材料的表征方法介绍 |
| 2.3 MoS_2 的机械剥离法制备与表征 |
| 2.3.1 实验耗材与设备 |
| 2.3.2 标记化衬底的制备 |
| 2.3.3 MoS_2 薄膜的制备 |
| 2.3.4 MoS_2 薄膜的微观结构 |
| 2.4 图形化MoS_2 薄膜的CVD法合成与表征 |
| 2.4.1 图形化MoS_2 薄膜合成的设计与原理 |
| 2.4.2 实验耗材与设备 |
| 2.4.3 图形化MoS_2 薄膜的合成 |
| 2.4.4 图形化MoS_2 薄膜的微观结构表征 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 DNA四面体修饰的二硫化钼基生物传感器 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 传感器的设计与原理 |
| 3.2.1 器件结构与生物探针设计 |
| 3.2.2 PSA蛋白的响应原理 |
| 3.3 生物传感器的构建 |
| 3.3.1 实验耗材与设备 |
| 3.3.2 传感器的构建 |
| 3.4 传感器的表面功能化 |
| 3.4.1 DNA四面体的表征 |
| 3.4.2 生物功能化的机理分析 |
| 3.5 生物传感器的性能研究 |
| 3.5.1 MoS_2 基效应晶体管的电学特性 |
| 3.5.2 PBS中 PSA的电学响应 |
| 3.5.3 模拟血清中PSA的电学响应 |
| 3.5.4 传感器的特异性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 生物分离式二硫化钼基传感器阵列 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 生物分离式传感器的设计与工作原理 |
| 4.2.1 结构设计 |
| 4.2.2 目标DNA的响应原理 |
| 4.3 生物分离式传感器阵列的构建 |
| 4.3.1 实验耗材与设备 |
| 4.3.2 传感器阵列的制备 |
| 4.3.3 传感器的组装与探测 |
| 4.4 生物分离式传感器的结构与生物修饰 |
| 4.4.1 MoS_2 器件阵列的表征 |
| 4.4.2 生物修饰 |
| 4.5 生物分离式传感器的性能研究 |
| 4.5.1 BRCA1 的电学响应 |
| 4.5.2 可靠性实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 不足与展望 |
| 5.2.1 本工作的不足 |
| 5.2.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）全无机钙钛矿光电器件的量子输运模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 二维钙钛矿材料及其研究现状 |
| 1.2.1 钙钛矿材料及其研究现状 |
| 1.2.2 二维材料 |
| 1.2.3 二维全无机钙钛矿研究现状 |
| 1.3 本课题的选题意义和研究内容 |
| 1.3.1 本课题的研究意义 |
| 1.3.2 本课题的研究内容 |
| 第二章 理论基础与计算方法 |
| 2.1 第一性原理计算 |
| 2.1.1 多粒子的薛定谔方程 |
| 2.1.2 玻恩-奥本海默绝热近似 |
| 2.1.3 Hartree-Fock近似 |
| 2.1.4 密度泛函理论 |
| 2.2 理论基础 |
| 2.2.1 线性光学性质计算 |
| 2.2.2 Landauer-Buttiker公式 |
| 2.2.3 理想沟道材料属性 |
| 2.3 计算软件与参数设置 |
| 第三章 Cs_2PbI_4的电子结构性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 晶体结构的确定 |
| 3.3 稳定性测试 |
| 3.4 能带结构 |
| 3.5 光电性质 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 亚10纳米单层Cs_2PbI_4场效应晶体管输运性质计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 建模与计算 |
| 4.3 n型场效应晶体管表现 |
| 4.3.1 亚阈值摆幅 |
| 4.3.2 开态电流 |
| 4.3.3 延迟时间和功率损耗 |
| 4.3.4 栅极控制 |
| 4.4 与二硫化钼的比较 |
| 4.5 与国际半导体技术发展路线图2015版的比较 |
| 4.6 p型场效应晶体管表现 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
四、MOS场效应晶体管微功率互补逻辑电路（论文参考文献）
- [1]光电协控多层MoS2记忆晶体管的阻变行为与机理研究[J]. 邓文,汪礼胜,刘嘉宁,余雪玲,陈凤翔. 物理学报, 2021(21)
- [2]超低静态电流LDO的研究与设计[D]. 郝梦良. 南京邮电大学, 2021
- [3]新型三维SiGe Core-shell多栅晶体管性能的仿真研究[D]. 杨至真. 北方工业大学, 2021(01)
- [4]面向多普勒雷达应用的低功耗低噪声电路关键技术研究与实现[D]. 陈德阳. 北京邮电大学, 2021(01)
- [5]范德华异质结载流子行为与光电性能调控研究[D]. 柳柏杉. 北京科技大学, 2021
- [6]高迁移率Ⅲ-Ⅴ族纳米线的可控合成与性能研究[D]. 孙嘉敏. 山东大学, 2021(11)
- [7]Bi2O2Se与过渡金属硫族化合物异质结器件的制备及其性能的研究[D]. 要文文. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [8]基于新型氧化铪基铁电薄膜的场效应晶体管电学和光电特性研究[D]. 涂路奇. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [9]二硫化钼纳米薄膜生物传感器的构建及其性能研究[D]. 张祎. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [10]全无机钙钛矿光电器件的量子输运模拟[D]. 刘丹阳. 北京邮电大学, 2021(01)