金属性二维晶体的图案化合成与器件研究

批准号:
21905050
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
郑晶莹
依托单位:
学科分类:
B0502.无机功能材料化学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
二维过渡金属硫族化合物(TMDCs)具有丰富的组成与优异的材料特性,在纳电子器件领域展示出巨大的应用前景。然而,二维TMDCs半导体沟道与金属电极接触界面存在肖特基势垒,严重制约了二维TMDCs器件的性能与发展。针对此关键问题,本项目提出基于化学合成方法直接得到的金属性二维TMDCs图案作为新型器件电极,构筑全二维TMDCs器件,进而利用其功函数特性有效调控器件肖特基势垒、优化器件性能的新思路:通过对前驱体组成与供应方式的理性设计,实现功函不同的金属性二维TMDCs的图案化控制合成,获得形貌满足器件结构需求的多种电极候选材料;以此为切入点,系统研究这类材料的本征性质,着重关注导电/热性等实用化电极的关键性能指标;在此基础上,以金属性二维TMDCs图案为电极,基于其功函数特性,构筑高性能、多元化的全二维原子晶体电子器件,并阐明接触界面电学输运机制,探索器件性能优化与电极材料设计的新策略。
英文摘要
Two-dimensional (2D) transition metal dichalcogenides (TMDCs) have shown promising potential in nanoelectronics due to their diverse compositions and excellent properties. However, the Schottky barriers at the interface between the 2D TMDCs semiconductor and the metal electrode have greatly limited the performance and development of 2D TMDCs devices. In view of the above key issue, we propose a new approach for effectively controlling the Schottky barries and performance of devices by utilizing metallic 2D TMDCs patterns with desired shapes and different work functions directly as novel electrodes. To achieve the patterned synthesis of metallic 2D TMDCs for candidate electrodes, the composition and supply mode of the precursors are rationally designed. Then, we systematically investigated the intrinsic properties of as-grown TMDCs which are critical parameters for evaluating the possibility of using this material as contacts. Finally, the high-performance and multifunctional electronic devices based on all 2D atomic crystals are fabricated and the electrical transport mechanism at contact interface is revealed. Our work will explore effective strategies for the optimization of device performance and the design of electrode materials.
二维晶体材料具有丰富的组成、能带结构与优异的材料特性,为后摩尔时代微纳电子器件的构筑提供了极具潜力的结构基元。然而,二维半导体沟道与传统三维金属电极界面的接触势垒,极大限制了二维晶体电子器件的性能。本项目围绕金属性二维材料作为新型金属电极材料,以实现低接触势垒、高性能二维原子晶体器件的构筑与集成展开系列研究。基于前驱体预图案化发展了金属性二维PdTe2等图案化、集成化化学合成方法。系统研究了其导热/电性、功函数等本征性质,确定了这类材料能够满足器件电极的基本性能要求。综合多种高精度的结构表征与电学性能测试,分析并验证了其与二维半导体原子级平整、高质量的接触界面,有助于构筑接触势垒低、性能优异的MoTe2、WSe2、碳纳米管等场效应晶体管。从崭新的角度提出了接触界面优化与器件集成的设计思路,开辟了构建全二维原子晶体电子器件的新途径。
期刊论文列表
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DOI:10.1002/smll.202103938
发表时间:2021-10
期刊:Small
影响因子:13.3
作者:Chenyu Ye;Zhen-ju Yang;J. Dong;Yongfeng Huang;Miaomiao Song;B. Sa;Jingying Zheng;Hongbing Zhan
通讯作者:Chenyu Ye;Zhen-ju Yang;J. Dong;Yongfeng Huang;Miaomiao Song;B. Sa;Jingying Zheng;Hongbing Zhan
DOI:10.1021/acs.nanolett.0c03884
发表时间:2021-01
期刊:Nano letters
影响因子:10.8
作者:Jingying Zheng;Haotian Du;F. Jiang;Ziming Zhang;B. Sa;Wenhui He;Liying Jiao;Hongbing Zhan
通讯作者:Jingying Zheng;Haotian Du;F. Jiang;Ziming Zhang;B. Sa;Wenhui He;Liying Jiao;Hongbing Zhan
Chemical Synthesis and Integration of Highly Conductive PdTe2 with Low-Dimensional Semiconductors for p-Type Transistors with Low Contact Barriers
高导电 PdTe2 的化学合成及其与低维半导体的集成,用于低接触势垒的 p 型晶体管
DOI:10.1002/adma.202101150
发表时间:2021
期刊:Advanced Materials
影响因子:29.4
作者:Zheng Jingying;Miao Tingting;Xu Rui;Ping Xiaofan;Wu Yueyang;Lu Zhixing;Zhang Ziming;Hu Dake;Liu Lina;Zhang Qi;Li Dawei;Cheng Zhihai;Ma Weigang;Xie Liming;Jiao Liying
通讯作者:Jiao Liying
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