研究目的
研究栅极介质层与高k封装层中陷阱电荷对二硫化钼晶体管性能的影响。
研究成果
栅极介质和高k封装中的陷阱电荷显著影响MoS2晶体管性能。正陷阱电荷会诱导电子屏蔽CI散射，在CI散射占主导地位前提升迁移率。HfO2封装通过有效屏蔽使迁移率最高提升51%，但会增加关态电流并降低开/关比。未来工作可优化介质材料并采用顶栅结构来减轻不利影响。
研究不足
该研究采用背栅器件结构，相较于顶栅结构可能在抑制不利效应（如关态电流增大）方面存在局限。HfO?封装层因生长工艺未优化而具有中等介电常数（约12），且二硫化钼薄片较厚（超过10层），可能限制载流子迁移率。界面态密度相对较高，且未实施改善二硫化钼品质的处理措施（例如修复硫空位）。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过制备具有不同厚度SiO2栅介质和HfO2封装层的背栅MoS2场效应晶体管，探究陷阱电荷对器件性能的影响。采用与带电杂质散射和屏蔽效应相关的理论模型。
2：样品选择与数据来源：
使用重掺杂p++硅片作为衬底，通过干氧氧化生长10 nm、20 nm、30 nm和40 nm厚度的SiO2薄膜。从块体晶体通过微机械剥离获得MoS2薄片并转移至衬底。每组制备约16个晶体管进行统计分析。
3：实验设备与材料清单：
设备包括用于表面粗糙度评估的原子力显微镜（AFM）、用于厚度测量的光谱椭偏仪、用于图案化的电子束光刻（EBL）、用于电极沉积的热蒸发系统、快速热退火系统，以及用于电学测量的Keithley 4200-SCS半导体参数分析仪。材料包括SiO2、HfO2、MoS2块体晶体、用于电极的Cr/Au以及用于转移的透明胶带。
4：HfOMoS2块体晶体、用于电极的Cr/Au以及用于转移的透明胶带。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：清洁硅片，生长SiO2薄膜，转移MoS2薄片，使用EBL图案化源漏区域，沉积Cr/Au电极，在氮气环境中进行快速热退火，并在避光屏蔽条件下测量电流-电压特性。
5：数据分析方法：
通过线性外推法和公式μFE = (L / (Cox W Vds)) * (dIds / dVgs)从转移曲线中提取开/关比、阈值电压和场效应迁移率等参数。采用统计平均法减小差异。
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