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oe1(光电查) - 科学论文

95 条数据
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  • 通过分子氢相互作用探究单层二硫化钼的电子特性

    摘要： 本研究通过详细实验探究了分子氢（H2）与单层二硫化钼场效应晶体管（MoS2 FET）的相互作用，旨在开发气体传感应用。该MoS2 FET在较低工作温度范围（300-473 K）内对H2展现出宽浓度范围（0.1%-90%）的响应特性。最重要的是，基于MoS2 FET的氢传感器具有完全可逆性和无需催化金属掺杂剂（铂或钯）等理想特性。实验结果表明：由于可逆电荷转移过程，MoS2电导率随H2浓度呈单调递增。研究提出该过程涉及与MoS2表面硫空位（VS）相互作用驱动的H2解离吸附，该机理与相关氢在MoS2表面吸附的密度泛函理论研究相符。最后，通过原子层沉积氧化铝部分钝化缺陷的MoS2 FET测量实验表明，硫空位在H2与MoS2相互作用中起关键作用。这些发现为未来单层MoS2与H2的催化过程应用提供见解，并证实MoS2 FET是极具前景的氢气传感器。

    关键词： 氢气传感器、气体相互作用、氢气检测、单层二硫化钼、场效应晶体管

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 利用石墨烯场效应晶体管检测肝细胞癌患者血浆中的甲胎蛋白

    摘要： 血浆中甲胎蛋白（AFP）的检测对人类肝细胞癌（HCC）的诊断具有重要意义。我们开发了一种基于石墨烯场效应晶体管（G-FET）的生物传感器，用于检测HCC患者血浆及磷酸盐缓冲液（PBS）中的AFP。该G-FET通过1-芘丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯（PBASE）功能化修饰以固定抗AFP抗体。通过检测AFP与抗AFP抗体固定的G-FET通道表面结合后狄拉克点电压偏移量（?VDirac）实现AFP检测。这种抗AFP抗体固定的G-FET生物传感器在PBS中可检测到0.1 ng mL?1浓度的AFP，检测灵敏度为16.91 mV；在HCC患者血浆中可检测到12.9 ng mL?1浓度的AFP，检测灵敏度为5.68 mV。灵敏度（?VDirac）随PBS或HCC患者血浆中AFP浓度变化而改变。这些数据表明G-FET生物传感器在诊断领域具有实际应用价值。

    关键词： 甲胎蛋白、生物传感器、石墨烯、肝细胞癌、场效应晶体管

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 具有长期空气稳定性的高性能黑磷场效应晶体管

    摘要： 二维层状材料（2DLMs）因其独特的电子特性和原子级薄层结构，在高性能电子器件领域备受关注。然而这种原子级薄层特性使其电子性能极易受环境变化影响。特别是某些二维材料（如黑磷（BP）和SnSe2）在暴露于环境条件下时会迅速降解，稳定性较差。因此，开发能保持本征特性并延长使用寿命的钝化方案，成为这类原子级薄电子材料面临的关键挑战。 本研究提出一种简单、无损且可扩展的范德华钝化方法，通过有机薄膜同时提升黑磷场效应晶体管（FETs）的性能与空气稳定性。实验证明，二辛基苯并噻吩并噻吩（C8-BTBT）薄膜可通过范德华外延法轻松沉积在黑磷表面，在超过20天的环境暴露中有效防止其氧化。重要的是，C8-BTBT与黑磷之间非共价的范德华界面完美保持了黑磷的本征特性，使我们得以制备出高性能黑磷FETs——其室温下电流密度高达920 μA/μm，空穴漂移速度超过1×10? cm/s，开关比达到10?~10?量级。该方法普遍适用于其他不稳定二维材料，为通过混合异质结调控电子特性并实现高性能器件提供了独特途径。

    关键词： 黑磷、饱和速度、饱和电流密度、二维材料、钝化、场效应晶体管

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 黑磷场效应晶体管中电子掺杂区的双载流子输运

    摘要： 在高度电子掺杂区域，已在薄膜黑磷（BP）场效应晶体管器件中观察到双载流子输运现象。采用典型厚度为15纳米的BP薄膜，通过六方氮化硼薄膜进行封装以避免空气暴露导致的性能退化。在4.2K温度下，其空穴掺杂区与电子掺杂区的霍尔迁移率分别达到5300 cm2/V·s和5400 cm2/V·s。电导率的栅极电压依赖性在电子掺杂区呈现异常肩峰结构。此外，在高于该肩峰的栅极电压下，磁阻转变为正值，并出现额外的缓慢舒布尼科夫-德哈斯振荡。这些结果强烈表明第二载流子的出现，其源自具有局域化能带边缘的第二子带。

    关键词： 黑磷，舒布尼科夫-德哈斯振荡，双载流子输运，电子掺杂区，场效应晶体管

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • ReS?场效应晶体管中的光门控与高增益

    摘要： 二维层状过渡金属硫族化合物因其卓越的电光特性及作为光电探测器的潜在应用前景而备受关注。我们在少数层（3-4层）ReS?场效应晶体管（FET）中观测到光门控效应——通过改变入射光功率可调控晶体管的阈值电压。该效应使晶体管对入射光的电学响应产生显著增益，其响应度（R）与外量子效率（EQE）的测量值证实了这一点。在开启态光电导的四端测量中，我们获得最大45 A/W的响应度，对应约10500%的外量子效率。我们认为光门控效应与观测到的增益均源于电荷陷阱的影响。根据实验数据估算，该器件的增益系数约为5×10?。由美国物理联合会出版社（AIP Publishing）出版。

    关键词： 光电探测器、高增益、电荷陷阱、二硫化铼、场效应晶体管、光门控

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 应变工程硅纳米线场效应晶体管（?-Si-NWFET）在IOS衬底上的性能研究

    摘要： 本研究为开发性能增强的应变工程硅纳米线场效应晶体管提供了设计空间。通过合理选择高k栅介质，将纳米线沟道嵌入绝缘体上硅衬底的比例作为关键设计参数。该比例与栅介质的协同作用会在纳米线沟道中引入应力，且根据参数选择不同，应力性质可从拉应力转变为压应力。这种诱导应力会改变沟道内原有的本征声子应力，从而调控器件沟道中的载流子输运行为。我们通过将相关应力效应纳入自主研发的自洽量子静电框架，建立了部分嵌入纳米线FET的载流子输运模型，并采用非平衡格林函数方法求解方程组。 研究表明：拉应变下的声子散射以消耗电子能量为代价；而在压应力条件下，电子在散射过程中反而可能获得能量。因此器件电流随拉应力增强而提升，当本征拉声子应力与诱导压应力相互抵消时电流值相对较小。但当压应力最终超越本征拉声子应力时，电流再次呈现上升趋势。总体而言，当前器件在所有嵌入比例和栅介质条件下均展现出优异的开关特性：最大关态电流Ioff<10 nA/μm，阈值电压低于0.3 V，跨导gm约10^4 μS/μm，亚阈值摆幅约100 mV/dec，漏致势垒降低效应约100 mV/V。

    关键词： iOS衬底、高k栅极绝缘体、应变工程、硅纳米线、非平衡格林函数、量子静电框架、场效应晶体管

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 无需催化剂的乙二醇化学气相沉积法在二氧化硅/硅衬底上制备少层石墨烯薄膜

    摘要： 无需催化剂的介电衬底上直接生长石墨烯是石墨烯电子学领域的一项挑战性工作。本文报道了一种通过化学气相沉积在二氧化硅/硅衬底上合成大面积少层石墨烯薄膜的简易方法，采用新型液体碳源（乙二醇）且无需任何催化剂。通过拉曼光谱、X射线光电子能谱和原子力显微镜对所得石墨烯薄膜进行了表征。制备了以石墨烯薄膜为沟道材料的场效应晶体管，其载流子迁移率达到707 cm2/V·S。该研究为二氧化硅/硅衬底上直接生长石墨烯提供了新策略，所合成的石墨烯薄膜在传感器、导电薄膜、电子器件等领域具有潜在应用价值。

    关键词： 场效应晶体管、合成、无催化剂、石墨烯、乙二醇

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 通过低温合成的SiN<sub>x</sub>绝缘体在SiC衬底上制备的顶栅石墨烯场效应晶体管

    摘要： 在4H-SiC衬底上制备了外延石墨烯薄膜构成的顶栅器件。原子力显微镜和拉曼光谱结果表明，在SiC衬底上合成了大面积高度均匀的单层石墨烯薄膜。通过催化化学气相沉积法（Cat-CVD）在65°C以下温度于SiC石墨烯器件上沉积SiNx钝化膜作为顶栅绝缘层。当在SiNx膜上形成顶栅电极后，栅极与源极之间未出现漏电流。输运特性显示器件在8至280K范围内呈现明显的双极特性，且电导率和场效应迁移率的温度依赖性表明单层石墨烯器件制备成功。此外，沉积SiNx后电荷中性点位置约在0V处，显示出p型掺杂特性。这些结果表明Cat-CVD合成的SiNx薄膜可用作栅绝缘层，且通过调节沉积条件可能控制载流子类型。

    关键词： 氮化硅，催化化学气相沉积，场效应晶体管，石墨烯，碳化硅衬底

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 采用单层石墨烯作为电极的单层ReS?场效应晶体管

    摘要： 石墨烯的原子级薄度、优异的载流子迁移特性及栅极可调带结构，使其成为组装超薄电子器件的潜在电极材料。本研究展示了以剥离单层（ML）ReS?为沟道半导体、剥离单层石墨烯为源漏电极的背栅场效应晶体管。当石墨烯被封装在SiO?/Si衬底与ReS?之间时，其G峰和2D峰显著硬化且强度比增大。得益于ML-ReS?优异的电子传输特性及底层ML-石墨烯的栅极可调费米能级，该晶体管展现出超过10?的开/关电流比、约1.1 cm2V?1s?1的迁移率以及每十倍频约740 mV的亚阈值摆幅。本工作表明单层石墨烯是制备原子级薄ReS?电子器件的优异电极材料。

    关键词： 场效应晶体管，石墨烯，二维材料，二硫化铼

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 碳纳米管在薄膜晶体管中的衬底全局限剪切排列

    摘要： 为利用半导体碳纳米管在晶体管中的电荷传输特性，必须将其组装成由单根纳米管以最佳堆积密度构成的定向阵列。然而，在晶圆尺度上实现这种精准控制具有挑战性。本研究通过基底全幅受限通道内的溶液剪切法，探究了连续沉积高度定向、单根分散的半导体纳米管薄膜的工艺。将聚合物包裹的有机墨水纳米管强制通过亚毫米级高度通道，产生高达10,000 s?1的剪切力，实现跨基底的均匀纳米管定向排列。研究阐明了墨水体积与浓度、通道高度及剪切速率的依赖关系。优化条件下可在10×10 cm2基底上实现±32°窗口内的定向排列，密度达50根/微米。沿平行与垂直定向方向制备了沟道长度1-5微米的晶体管，平行排列晶体管展现出7倍更快的载流子迁移率（分别按阵列电容和平板电容计算时为101与49 cm2 V?1 s?1），并具有10?的高开关比?？占渚刃员硐治好芏绕睢?0%、定向偏差±2°、迁移率偏差±7%。每片晶圆的沉积过程仅需数秒，且支持更大尺寸基底的扩展应用。相比随机网络，定向纳米管薄膜有望成为传感器、柔性/可拉伸电子器件以及发光/光捕获设备的更优平台。

    关键词： 电子学、对准、迁移率、场效应晶体管、半导体

    更新于2025-09-09 09:28:46