基于晶圆级MoS2连续薄膜的场效应管集成工艺与性能提升

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61874154
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    16.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0401.半导体材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Recent exploration of semiconducting two-dimensional transition metal dichalcogenides (2D-TMDs) with atomic thickness has taken both the scientific and technological communities by storm. Extensively investigated 2D-TMDs materials, such as MoS2 that is accessible by large-scale CVD synthetic methods, are remarkably stable and allow superior gate control due to their 2D nature and favorable electronic transport properties, suggesting a bright future for electronic devices. However, a major obstacle preventing such material from practical application is the absence of reliable and repeatable device processing technologies, since 2D-TMDs are radically different from conventional bulk semiconductors (Si, Ge, etc). Thus conventional processing methods are no longer applicable in 2D-TMDs device fabrication. In this research proposal, we will first improve the current wafer-scale CVD synthesis method for MoS2 continuous. Then systematic device processing technologies will be developed for such wafer scale MoS2 continuous film, such as contact engineering, substitution doping and dielectric deposition. The band engineering and scattering mechanisms will also be studied to assist the device processing. The ultimate target is to achieve a thorough solution for high performance wafer scale MoS2 transistors through an overall integration of materials synthesis, isolated processing recipes, band engineering and device modeling, to further promote the development of 2D-TMDs based electronic device application.
近来以MoS2为代表的二维过渡金属硫族化合物(2D-TMDs)引起了广泛的关注,这类材料具有优异的稳定性和半导体性能,而且晶圆级MoS2连续薄膜的CVD的可控制备也已经初步实现,从而为未来电子器件提供了新的材料选择。然而,由于二维材料只有原子级的厚度,而且CVD生长的薄膜缺陷较多,晶畴和晶界的情况也较为复杂,导致传统硅半导体器件的经验往往不再适用。所以晶圆级MoS2连续薄膜的器件工艺目前还不是非常完善。本项目以晶圆级MoS2连续薄膜的CVD制备为基础,探索若干重要的分立器件工艺,诸如源漏接触、掺杂和栅介质沉积等等,同时研究能带和散射机制等关键物性的调控及其科学问题,为工艺优化提供参考和帮助,并最终实现材料制备、器件工艺和集成优化的有机结合。目标是实现晶圆范围的MoS2高性能场效应晶体管阵列,并进一步实现具有功能的简单电路,推动二维材料在信息器件领域的应用。

结项摘要

近来以MoS2为代表的二维过渡金属硫族化合物(2D-TMDs)由于其性能优异而引起了广泛的关注,并且晶圆级MoS2连续薄膜的CVD的可控制备也已经初步实现,从而为未来电子器件提供了新的材料选择。然而,由于二维材料只有原子级的厚度,而且CVD生长的薄膜缺陷较多,晶畴和晶界的情况也较为复杂,导致传统硅半导体器件的经验往往不再适用,所以晶圆级MoS2连续薄膜的器件工艺目前还不是非常完善。本项目以晶圆级MoS2连续薄膜的CVD制备为基础,探索若干重要的分立器件工艺,诸如源漏接触、掺杂和栅介质沉积等等,同时研究能带和散射机制等关键物性的调控及其科学问题,以材料制备、器件工艺和集成优化的有机结合,拓展研究了CVD制备晶圆级PtSe2及其晶体管、P-N结的制备(P型和N型晶体管分别为14和15cm2V−1s−1,开关比为100),并实现晶圆级的MoS2高性能场效应晶体管阵列(平均迁移率达70 cm2V−1s−1,亚阈值摆幅为150 mV dec−1)和双栅晶体管。项目目前已经顺利完成,取得较为丰富的成果:指导4名本科生完成毕业设计,培养毕业研究生3名;在国际及国内学术期刊上发表了7篇学术论文,申请了国内发明专利 2项,项目组参加了5次国际会议报告和2次论坛报告。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Recent progress in devices and circuits based on wafer-scale transition metal dichalcogenides
基于晶圆级过渡金属二硫属化物的器件和电路的最新进展
  • DOI:
    10.1007/s11432-019-2651-x
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Science China Information Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tang Hongwei;Zhang Haima;Chen Xinyu;Wang Yin;Zhang Xinzhi;Cai Puyang;Bao Wenzhong
  • 通讯作者:
    Bao Wenzhong
High-Performance Logic and Memory Devices Based on a Dual-Gated MoS2 Architecture
基于双门 MoS2 架构的高性能逻辑和存储器件
  • DOI:
    10.1021/acsaelm.9b00628
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Liao, Fuyou;Guo, Zhongxun;Bao, Wenzhong
  • 通讯作者:
    Bao, Wenzhong
Realizing Wafer-Scale and Low-Voltage Operation MoS2 Transistors via Electrolyte Gating
通过电解质门控实现晶圆级和低压运行 MoS2 晶体管
  • DOI:
    10.1002/aelm.201900838
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advanced Electronic Materials
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Tang Hongwei;Niu Wei;Liao Fuyou;Zhang Haima;Xu Hu;Deng Jianan;Chen Jing;Qiu Zhijun;Wan Jing;Pu Yong;Bao Wenzhong
  • 通讯作者:
    Bao Wenzhong
MoS2 dual-gate transistors with electrostatically doped contacts
具有静电掺杂触点的 MoS2 双栅极晶体管
  • DOI:
    10.1007/s12274-019-2478-5
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Nano Research
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Liao Fuyou;Sheng Yaocheng;Guo Zhongxun;Tang Hongwei;Wang Yin;Zong Lingyi;Chen Xinyu;Riaud Antoine;Zhu Jiahe;Xie Yufeng;Chen Lin;Zhu Hao;Sun Qingqing;Zhou Peng;Jiang Xiangwei;Wan Jing;Bao Wenzhong;Zhang David Wei
  • 通讯作者:
    Zhang David Wei
High-Performance Wafer-Scale MoS2 Transistors toward Practical Application
高性能晶圆级MoS2晶体管走向实际应用
  • DOI:
    10.1002/smll.201803465
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Small
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Xu Hu;Zhang Haima;Guo Zhongxun;Shan Yuwei;Wu Shiwei;Wang Jianlu;Hu Weida;Liu Hanqi;Sun Zhengzong;Luo Chen;Wu Xing;Xu Zihan;Zhang David Wei;Bao Wenzhong;Zhou Peng
  • 通讯作者:
    Zhou Peng

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其他文献

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离子薄膜材料在MoS2晶体管器件中的栅控研究
  • 批准号:
    51802041
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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