高k栅介质SrTiO3与二维材料MX2界面输运特性研究
批准号:
11804142
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
廖霞霞
依托单位:
学科分类:
凝聚态物质电子结构
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
田婷芳、舒龙龙、王慧、张洲洋、陈亭伟、张蓉
中文摘要
人工智能的快速发展对电子信息器件的集成度要求越来越高,其中高k栅介质材料与高电子迁移率的二维材料的结合是实现器件微型化的重要方式。但是晶体结构的大失配和不对称性严重阻碍了两者的有效耦合(如SrTiO3为立方结构,MX2为六方结构)。因此,优化界面结构是提高界面输运特性的关键。本项目拟采用化学气相沉积的方法在立方对称的SrTiO3薄膜上制备MX2层,利用高亮度的同步辐射光谱技术研究衬底对称性对MX2/SrTiO3界面结构的影响。结合第一性原理的计算方法分析衬底对称性对界面结构的调控机理。此项目的开展有望建立MX2/SrTiO3界面结构与传输特性的关系图像,获得与高效电学传输特性界面对应的薄膜厚度和衬底结构,同时为设计其他高k栅介质材料与二维材料的集成提供科学依据。
英文摘要
The rapid development of artificial intelligence requires highly integration of the electronic devices. Thereinto, the combination of high-k gate dielectrics and the high electron-mobility of two dimensional materials is an important way to realize the miniaturization of devices. However, the large mismatch and the asymmetry of the crystal structure seriously hinder their efficient coupling (SrTiO3 possesses cubic structure while MX2 is hexagonal). Optimizing interfacial structure is a critical factor to enhance the corresponding transport behavior. In this project, we propose to fabricate the MX2 film on SrTiO3 cubic substrates by chemical vapor deposition, to investigate the interfacial structure by advanced synchrotron spectroscopy. Combined with the results from first-principles calculations, this work is aiming to obtain an optimized interfacial structure of enhanced transport behavior and reveal the tuning mechanism of substrate effect. Furthermore, this proposal will provide a guideline for the design of other two dimensional materials and high-k gate dielectrics.
人工智能的快速发展对电子信息器件的集成度要求越来越高,其中高k栅介质材料与高电子迁移率的二维材料的结合是实现器件微型化的重要方式。二维过渡金属硫化物材料(MS2)是一类具有单/多原子厚度的片层状材料,其优异的物理、化学、光学、电子、机械等性能,引起了科学领域的广泛关注。MoS2和WS2作为较早发现的二维材料,它们在光电应用上有着比石墨烯更强的研究潜力,但是这些二维材料由于受到目前的制备方法及技术的限制,其生产效率低下,质量水平波动较大,成本比较高昂,难以实现其在所有领域的全面应用。在此背景下,我们以金属氧化物源和金属源作为前驱体,采用化学气相沉积法,成功地在高k栅介质SrTiO3衬底上制备出了高质量连续MoS2薄膜,并测试了薄膜的光学和电学性能。研究主要取得如下结果:.(1)采用MoO3粉末源制备MoS2,系统研究了钼源加热温度、硫源加热温度、衬底和钼源距离、钼源质量、生长时间、氩气流速、卤化盐溶液浓度对CVD法制备MoS2薄膜的影响。随后制备了底栅-顶接触型MoS2薄膜晶体管(MoS2-TFT),并测试了电学性能,得到了MoS2-TFT器件的载流子迁移率为0.032 cm2•V-1•S-1,开关比为4×104,表现出了很强的栅压可调性。.(2)随后在SrTiO衬底上制备了MoS2薄膜。其最佳生长条件为 750 ℃、10 min。随后我们测试了MoS2薄膜在低温下的光致发光性能,其光致发光图谱变化非常明显,温度越高,峰强越弱,峰位红移越大,并分析低温对高k栅介质SrTiO3上MoS2光致发光的影响机制。.(3)最后采用特殊的封装工艺,使SrTiO3单晶衬底处于Ar气氛围中并在空气中高温退火,获得了含有氧缺陷的SrTiO3单晶,可以在很大范围内改变SrTiO3单晶的导电性,研究了其对应的电子结构特性、表面形貌及其阻变开关性能。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
登录
查看更多内容
Structural and optoelectronic properties of combining Nb-doped SrTiO 3 / ITO films on (001)-YSZ substrate
(001)-YSZ 衬底上 Nb 掺杂 SrTiO3/ITO 复合薄膜的结构和光电性能
DOI:
10.1016/j.rinp.2021.104436
发表时间:
2021
期刊:
Results in Physics
影响因子:
5.3
作者:
[Hua Zhou, Xiaxia Liao, Shanming Ke, Xin Liu, Jingdi Lu, Jinxing Zhang, Shujun Hu, Mingchun Xu, Lihui Bai, Shishen Yan]
通讯作者:
Shishen Yan
Tunability of MoO3 Thin-Film Properties Due to Annealing in Situ Monitored by Hard X-ray Photoemission
由硬 X 射线光电发射监测的原位退火引起的 MoO3 薄膜特性的可调性
DOI:
10.1021/acsomega.9b01027
发表时间:
2019-06-01
期刊:
ACS OMEGA
影响因子:
4.1
作者:
[Liao, Xiaxia, Jeong, Ah Reum, Baer, Marcus]
通讯作者:
Baer, Marcus
Resistance Switching Behavior in Rectangle-Nano-Pattern SrTiO3 Induced by Simple Annealing
简单退火引起的矩形纳米图案 SrTiO3 的电阻切换行为
DOI:
10.3390/ma12223698
发表时间:
2019-11
期刊:
Materials
影响因子:
3.4
作者:
[Liao Xiaxia, Zhang Yufeng, Wang Jiaou, Kang Junyong, Zhang Jinbin, Wang Jizheng, Zheng Jincheng, Wang Huiqiong]
通讯作者:
Wang Huiqiong
Chemical Interaction at the MoO3/CH3NH3PbI3-xClx Interface
MoO3/CH3NH3PbI3-xClx 界面的化学相互作用
DOI:
10.1021/acsami.1c01284
发表时间:
2021
期刊:
ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:
9.5
作者:
[Liao Xiaxia, Habisreutinger Severin N., Wiesner Sven, Sadoughi Golnaz, Abou-Ras Daniel, Gluba Marc A., Wilks Regan G., Felix Roberto, Rusu Marin, Nicholas Robin J., Snaith Henry J., Baer Marcus]
通讯作者:
Baer Marcus
Controllable Thermal Oxidation and Photoluminescence Enhancement in Quasi-1D van der Waals ZrS3 Flakes
准一维范德华 ZrS3 薄片中的可控热氧化和光致发光增强
DOI:
10.1021/acsaelm.0c00788
发表时间:
2020-11-24
期刊:
ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS
影响因子:
4.7
作者:
[Guo, Junqing, Tao, Jun, Zhou, Yangbo]
通讯作者:
Zhou, Yangbo
温度调控下TaOx/TaS2异质结构的阻变行为和机理研究
-
批准号:12164025
-
项目类别:地区科学基金项目
-
资助金额:37万元
-
批准年份:2021
-
负责人:廖霞霞
-
依托单位:
国内基金
海外基金