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衬底工程单层二硫化钼场效应晶体管的性能分析

DOI：10.1007/s10825-018-1282-x 期刊：Journal of Computational Electronics 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 我们通过基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究不同衬底对单层二硫化钼场效应晶体管（FET）性能的影响，计算MoS2层与衬底间的界面电荷密度以获取界面电子轨道重叠的详细信息。利用提取的界面电荷密度进行数值模拟，确定单层MoS2 FET的电学特性。采用含模式空间的非平衡格林函数（NEGF_MS）方法建立单层MoS2 FET的电子输运行为模型。我们研究并比较了单层MoS2 FET在不同衬底（SiO2、HfSiO4、Si3N4、HfO2和h-BN）上的性能。结果表明，h-BN/Si衬底上的单层MoS2 FET具有548 μA/μm的开态电流和65 mV/dec的亚阈值摆幅。
作者： N. Divya Bharathi，K. Sivasankaran
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过计算二硫化钼层与衬底之间的界面电荷密度，研究不同衬底对单层二硫化钼场效应晶体管（FET）性能的影响。

研究成果

研究表明，与其他衬底相比，h-BN/Si衬底上的单层MoS2场效应晶体管表现出更优异的性能，其导通电流达到548微安/微米，亚阈值摆幅为65毫伏/十倍频程。这归因于更高的界面电荷密度和有效的载流子注入。该发现表明，通过衬底工程可显著提升单层MoS2场效应晶体管的性能，为其在电子器件领域的应用开辟了可能性。

研究不足

该研究聚焦于不同衬底对单层二硫化钼场效应晶体管性能的影响，但未探究沟道长度或温度变化所产生的效应。此外，模拟计算采用了弹道输运假设，这可能无法涵盖现实中的所有散射效应。

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