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具有ZrO2和h-BN栅极介质的MoS2晶体管的总电离剂量响应

DOI：10.1109/TNS.2018.2885751 期刊：IEEE Transactions on Nuclear Science 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 研究了具有ZrO2或h-BN栅介质的少层MoS2晶体管在不同偏置条件下的总电离剂量响应。MoS2及其周围介质层中的缺陷显著影响辐射诱导的陷阱效应。对于ZrO2介质器件，在负偏压和地偏压下辐照时观察到的阈值电压负向漂移和峰值跨导退化程度远大于正偏压情况。h-BN器件在负偏压辐照时呈现阈值电压正向漂移。对于ZrO2和h-BN钝化器件，峰值跨导退化源于MoS2表面或附近氧化物中的电荷俘获。通过温度相关的低频噪声测量表征了X射线辐照过程中MoS2场效应晶体管缺陷能态分布的变化。采用密度泛函理论计算揭示了相关缺陷的本质。
作者： Pan Wang，Hirokjyoti Kalita，Adithi Krishnaprasad，Durjoy Dev，Andrew O’Hara，Rong Jiang，Enxia Zhang，Daniel M. Fleetwood，Ronald D. Schrimpf，Sokrates T. Pantelides，Tania Roy
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究在不同偏置条件下，具有ZrO2或h-BN栅极绝缘层的少层MoS2晶体管的总电离剂量响应。

研究成果

所有情况下均观察到显著的辐射诱导电荷俘获现象。对于采用ZrO?介质的器件，在负栅压和接地顶栅偏压下辐照时，其阈值电压偏移量和峰值跨导退化程度均大于正栅压辐照情况。h-BN器件在负偏压辐照下呈现正阈值电压偏移，这是因为h-BN中的硼空位和替代碳（CB）在这些结构中充当了额外的电子陷阱。无论是ZrO?还是h-BN钝化器件，均观测到相似的跨导退化现象，这是由于MoS?表面和/或邻近氧化物中同时存在负电荷与正电荷俘获所致。

研究不足

该研究仅限于在不同偏置条件下，X射线辐照对具有ZrO2或h-BN栅极介质的MoS2晶体管的影响。研究结果可能无法直接适用于其他类型的辐射或材料。

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