过渡金属硫族化合物（TMDs）的半导体原子薄层由于其独特的电子结构和光学性质,使其在场效应晶体管、超薄层光伏器件和超灵敏的光电探测器等领域有广阔的应用前景。二硫化钨（WS2）晶体作为一种二维材料,具有TMDs家族所共有的较弱层间范德华力,可通过机械剥离法制备出单层或多层的纳米薄膜的特点,与其他的TMDs材料相比具有更宽的层数可调带隙（1.3-2.1 e V）、更低的缺陷密度、更小的有效质量。同时WS2薄膜超高的表面积比使其表面很容易吸附高极性分子和强电子供体。本论文主要采用机械剥离的方法将多层WS2薄膜分别转移到以Si/Si O2/氧化铟锡（ITO）/Al2O3和Si/Si O2/ITO/HfO2为结构的新型衬底上,制备出具有低功耗、高栅控能力的背栅场效应晶体管,同时对两种类型的晶体管进行表面电子掺杂,并测试分析其性能,测试结果表明表面电子掺杂工艺有效提高了器件的电学性能,为WS2晶体在制造大规模集成电路逻辑器件和微型传感器件等方面做了探索性研究工作。本文的主要研究内容包括:1.基于ALD技术的Al2O3薄膜生长、表征及电学性能的研究。在快速热退火（RTA）处理后的ITO上,使用原子层沉积技术（ALD）生长20 nm的Al2O3薄膜,并在Al2O3薄膜上沉积Pt电极。实验中采用预吹扫10 nm前驱体的方法,增加ITO表面的悬挂键,提高Al2O3薄膜的表面均匀度和绝缘性。经AFM表征结果显示:预吹扫后Al2O3材料表面更加平整光滑,均方根粗糙度Rq由3.15 nm减小为2.1 nm,漏电流降低了3个数量级。2.基于ALD技术的HfO2薄膜生长、表征及电学性能的研究。基于ALD在透明的ITO衬底上沉积10 nm的HfO2薄膜,并在HfO2薄膜上沉积Pt电极。在550℃温度下对HfO2薄膜进行RTA处理,材料表征得到退火后薄膜表面晶粒变大,岛状颗粒减少,Rq值由2.28 nm降为1.5 nm,3V电压下的漏电流密度为3.82×10-8 A/cm~2,表明RTA处理有效减少了HfO2薄膜的内部缺陷,提高了薄膜的致密性和质量。3.基于Al2O3衬底的WS2背栅晶体管制备、掺杂及电学性能的研究。采用紫外光刻技术和喷金仪沉积金属定位标记,机械剥离法转移多层WS2薄膜到Al2O3衬底上,电子束曝光和磁控溅射技术光刻并沉积20/50 nm的Cr/Au源漏电极。测试结果表明:Al2O3经前驱体预吹扫后,所制备晶体管的电子迁移率由0.84增大到24.13 cm~2V-1s-1,亚阈值摆幅S由986.84减小为222.22 m V/dec,电流开关比降低了3个量级,器件的栅控能力得到有效提高。进一步采用三乙胺（TEA）对多层WS2薄膜进行表面电子掺杂。实验表明:掺杂前后器件的欧姆接触良好,电子迁移率由24.133增长到30.949 cm~2V-1s-1,阈值电压Vth由-0.7 V增加为-2.3 V。4.基于HfO2衬底的WS2背栅晶体管制备、掺杂及电学性能的研究。在HfO2衬底上制备WS2背栅晶体管,并对WS2薄膜进行TEA电子掺杂。电学测试显示:退火前后晶体管的迁移率由3.6475增加到10.447 cm~2V-1s-1,亚阈值摆幅由617.28降低为227.27 m V/dec,沟道电流开关比提高了1个量级。表明了以HfO2材料为栅介质的晶体管具有更好的栅控能力,同时RTA处理能有效提高HfO2薄膜的结晶度,提高器件的电学性能。掺杂后沟道与金属间无明显的肖特基接触,电子迁移率提升到24.89 cm~2V-1s-1,开关比保持在10~6,亚阈值摆幅降低为190.11mv/dec,证明了三乙胺处理使沟道电子增加,这种表面修饰的方法能有效调控WS2的电子传输特性。