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二维层状MoTe?中的库仑散射机制转变：高κ钝化与肖特基势垒高度的影响

DOI：10.1088/1361-6528/aae99c 期刊：Nanotechnology 出版年份：2019 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 清洁界面与低接触电阻是二维（2D）材料保持本征载流子迁移率的关键要求。然而原子级薄的二维材料易受表面/界面吸附物、金属-半导体肖特基势垒（SB）及栅极氧化物中离子电荷等非预期库仑散射体影响，这常限制对二维电子系统中电荷散射机制的理解。本研究展示了二氧化铪（HfO?）高κ钝化层与肖特基势垒高度对多层二碲化钼（MoTe?）晶体管低频（LF）噪声特性的影响。经钝化的HfO?层显著抑制表面反应并增强介电屏蔽效应，实现电子n型掺杂过剩、零迟滞现象及载流子迁移率的显著提升。高κ HfO?钝化后获得的低频噪声数据清晰呈现库仑散射机制从肖特基接触向沟道的转变，揭示了肖特基势垒噪声对1/f噪声的重要贡献。亚阈值区显著的过剩低频噪声主要源于金属-二碲化钼肖特基势垒的过剩噪声，且在高漏偏压区完全消除。该研究为二维电子系统中电子信号扰动源提供了明确认知。
作者： Min-Kyu Joo，Yoojoo Yun，Hyunjin Ji，Dongseok Suh
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究二氧化铪（HfO2）高κ钝化层和肖特基势垒（SB）高度对多层二碲化钼（MoTe2）晶体管低频（LF）噪声特性的影响，并理解二维电子系统中的电荷散射机制。

研究成果

HfO2钝化层显著抑制表面反应并增强介电屏蔽效应，导致电子n型掺杂过量及载流子迁移率大幅提升。低频噪声分析表明，在强电子积累区库仑散射机制从高迁移率态（HMF）转变为载流子数涨落态（CNF），而亚阈值区的过剩噪声源于金属-二碲化钼肖特基势垒（SB）。本研究为新型二维材料的电子输运特性及器件架构的潜在改进提供了见解。

研究不足

该研究的局限性在于原子级薄的二维材料对非预期的库仑散射体较为敏感，这可能影响对电荷散射机制的理解。此外，原始MoTe2样品在HfO2钝化前的质量会影响迁移率提升的程度。

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