二维半导体InGeTe3的理论预测、制备与电学性能研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:truebyb
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来受到摩尔定律限制的CMOS技术的复兴需要新材料的发掘。二维层状半导体由于其原子薄体的特性促使二维半导体材料的快速崛起,这种特性使其在尺寸减小的情况下能够不引起有害的短通道效应。p型2D半导体在许多电子和光电器件如互补逻辑电路、光电晶体管和发光二极管(LED)中起着至关重要的作用。然而,大部分二维半导体是n型的,p型二维半导体家族相对较小,极大地限制了二维半导体在实际应用中的广泛应用。虽然可通过接触工程、化学掺杂和静电掺杂等方法获得p型导电类型,但是需要复杂的制造工艺或器件结构,因此探索直接合成高质量的p型2D半导体是非常有必要的。本文首先采用第一性原理计算,研究了InGeTe3的电子能带结构,结果表明在HSE06泛函下单层InGeTe3为1.44 e V的直接带隙;随后研究发现InGeTe3单层带边具有较小的载流子有效质量和较高的载流子迁移率;为了探索实验的可能性,研究发现InGeTe3具有较低的剥离能和良好的稳定性,并且具有在可见光和紫外光范围的吸收光谱。以上表明InGeTe3具有良好的电子性质以及在实验上的可行性,为后续试验阶段奠定了理论基础。然后采用化学气相传输成功地合成了块体单晶,并通过机械剥离的方法获得了不同厚度的薄层InGeTe3单晶,利用了XRD、XPS、AFM、Raman以及TEM等手段对其进行了一系列的表征,证明了其具有良好的结晶质量。最后基于不同厚度InGeTe3薄层,我们利用了微纳加工技术成功地制备了场效应晶体管,并对不同器件进行了测试。测试结果表明InGeTe3属于p型半导体材料;接着我们对基于不同厚度和长度的沟道材料的器件进行了分析,研究发现器件性能表现出差异。其中开关比最高可达10~3-10~4之间,迁移率最高可达15 cm~2V-1s-1,亚阈值摆幅约为0.8V/decade。最后本文还研究了其低温输运特性,符合半导体输运行为,而且通过拟合电导率与1000/T的对比曲线,曲线呈现出典型的Arrhenius特征。
其他文献
TiAl合金是唯一能够在600℃以上氧化环境中长期使用的轻合金材料,密度不到传统镍基高温合金的一半。由于第一第二代TiAl合金存在650℃高温强度不足的问题,无法应用到更高温度的涡轮叶片中,因此第三代TiAl合金成为研究中的重点。本文以锻态Ti42Al5Mn合金和锻态TNM合金为研究对象,系统的研究了合金的室温高温力学行为以及热处理工艺对合金组织和性能的影响规律,取得的主要研究成果如下:(1)确定
基于通信的列车控制CBTC(Communication Based Train Control)系统是一种主流列车控制系统,它通过列车和地面间周期性的通信,获取列车和其他轨旁设备的状态来实现对列车的控制。由于这类系统对安全性的要求很高,因此对它进行的测试工作显得尤为重要,使用仿真系统和自动化的测试方法能够有效地减少CBTC系统的测试成本。CBTC系统的仿真需要实现其整体的功能且能够摆脱环境因素的制
近年来,随着全球能源危机和环境污染问题加剧,人们对可再生能源发电的关注度越来越高。并网逆变器作为可再生能源发电系统与电网之间的能量转换接口,起着将直流电能转化为交流电能并接入电网的重要作用。传统的逆变器多为模拟控制,但其固有的缺点使其难以应用更好更复杂的控制策略。数字控制因具有处理能力强,实时性好,复杂算法易实现等优势,已逐步取代模拟控制,成为逆变器控制的主要方式。但采用数字控制也会给系统带来延时
有机太阳能电池由于质轻,半透明,可柔性加工等优点受到了广泛的关注。n型过渡金属氧化物纳米颗粒带隙较宽,迁移率高,并且颗粒形态均一,成膜性好,广泛用于有机太阳能电池器件中电子传输层(ETL)。然而需要高温退火以及不良的形貌和缺陷影响器件性能与稳定性。为了进一步提高器件性能,可以采取对ETL进行掺杂以及界面修饰,消除表面缺陷的同时进行能级调控。本论文以反向结构器件为基础,制备了不同的金属氧化物纳米颗粒
近年来,编队控制问题由于其广泛的应用逐渐成为多智能体系统协同控制领域的一个研究热点。本文主要研究其中一类典型的编队控制问题,即多智能体系统的环形编队控制问题。假设所有智能体初始时刻任意分布在一个给定的圆环上,并被限制在圆环上的一维空间内移动,通过设计每个智能体的分布式控制律,使得多智能体系统在圆环上形成期望的编队队形。考虑到闭环系统的收敛速率也被认为是协同控制协议的一个重要性能指标,因此研究多智能
随着边坡工程规模的增多,边坡监测对于保障其周边人民的生命财产安全愈加重要。针对传统边坡监测方法中存在点位布置限制、测量设备昂贵、获取信息较少等问题,考虑非接触式的近景摄影测量具有设备成本低、获取信息全面、监测操作便捷等优点,本文采用近景摄影测量的方法对边坡进行三维点位监测分析,基于边坡影像中的特征信息进行图像匹配的研究。研究的主要内容成果如下:(1)对近景摄影测量、相机标定等原理进行了阐明。对近景
随着城市化进程的发展,城市轨道交通线路不断向外围扩展,形成了连接周边卫星城市和机场等重要交通枢纽的市域快线等,该类线路的特点是线路距离长,发车间隔较大,客流存在分布不均的情况,普通的站站停运营模式已经不能满足乘客的出行需求。快慢车组合运营模式是作为优化该类线路运营模式的重要手段,然而快慢车模式采用非平行运图,其运营组织方式和线路布置都较为复杂,导致线路的通过能力降低,影响列车运行效率。在此背景下,
随着我国国民经济的迅速发展,各大城市的交通拥堵问题愈发严重,极大影响了人们的出行效率。针对此类问题,研究人员利用多种算法对路网速度变化趋势进行预测,希望根据预测结果对交通进行疏导,但是现阶段的交通拥堵预测研究是基于单一路段,对于多条路段所组成的路网交通预测精度较低,无法很好的表现出路网真正的速度态势。本文基于此类问题,将路网不同时段的速度变化抽象成图片,逐帧播放,通过前几帧图像预测后几帧,在此基础
学位
近年来,随着大数据获取技术的迅速发展,使得数据挖掘在各个领域的应用越来越广泛。在日常生活中,人们的出行会产生大量的轨迹信息,这些信息蕴含了丰富的行为规律,通过对轨迹数据进行挖掘,可以为用户提供更加个性化的服务。本文研究是基于高校学生日常出行的应用场景中,根据学生自身行为特性,对学生的轨迹数据进行挖掘,分析其出行规律。本文针对数据预处理、停留点识别和频繁模式挖掘等工作做了以下研究:(1)介绍轨迹数据