金属-半导体二维材料异质结图案化生长及高性能电子和光电子器件构筑

基本信息
批准号:51902098
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:李东
学科分类:
依托单位:湖南大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
场效应晶体管光电互联电路化学气相沉积图案化生长金属半导体二维材料异质结
结项摘要

According to Moore's law, silicon based micro-electronic technique has rapidly developed for several decades. But now, with the feature size down to ten nanometers, the micro-electronic industry can no longer step forward by simply following the Moore's law of increasing the number of transistors. New types of devices with low power consumption and thin channel are expected to continue the existence of Moore's law, making the integrated circuits with smaller size and higher density. In recent years, new types of electronic and optoelectronic devices based on 2D materials are widely studied and show great potential in practical applications. However, due to the contact problem between the metal electrode and the conduction channel, it still remains a big challenge to realize electronic and optoelectronic devices with high mobility and high responsivity. In this project, we propose the designing of large areas of patterned growth of 2D metal-semiconductor heterostructures with specific band alignment through chemical vapor deposition method. In this way, we can avoid the potential contact barrier between the 2D conduction channel and the metal electrodes, resulting in the effective injection of electrons and holes, which will largely increase the performance of the designed 2D materials-based electronic and optoelectronic devices. These studies are expected to be helpful for applications of 2D materials on modern photo-electrical interconnection circuits.

以硅为主的微电子技术已按照“摩尔定律”实现了几十年的飞速发展,但随着特征尺寸减小到十纳米以下,微电子产业已经不能再按照靠增加单位面积芯片上晶体管数目的“摩尔定律”向前发展。而低功耗、超薄沟道的新型器件被认为有望延续摩尔定律存在空间,得到更小尺寸、更高密度的集成电路。近年来,基于二维材料的新型电子及光电子器件被广泛研究并表现出很大潜力。但是由于二维材料的接触问题,设计制备面向应用的具有高迁移率及高光电响应的电子以及光电子器件仍然是一个重大的挑战。本项目拟设计具有特殊能带排列的金属-半导体二维材料异质结结构,通过全化学气相沉积技术实现这类二维材料异质结的图案化生长,利用金属电极-金属二维材料-半导体二维材料器件结构引入的有效电子注入方式,减小或避免沟道层二维材料与电极之间的接触势垒及接触电阻,构建具有优异性能的二维材料电子及光电子器件,为二维材料在新一代微电子电路中的应用做出贡献。

项目摘要

以CMOS为主的微电子技术已按照“摩尔定律”实现了几十年的飞速发展,但随着特征尺寸减小到十纳米以下,微电子产业已经不能再按照靠增加单位面积芯片上晶体管数目的“摩尔定律”向前发展。而低功耗、超薄沟道的新型器件被认为有望延续摩尔定律存在空间,得到更小尺寸、更高密度的集成电路。基于这一思想,二维层状半导体由于其自身具有原子级厚度,在保证特征尺寸大大减小的同时又能有效避免短沟道效应对器件的影响,从而受到了极大的关注。.通过硅材料的发展历程可以看出,二维材料应用于电子或光电子电路,不可避免要与金属接触,如何克服或者减小金属与二维材料之间的肖特基势垒及接触电阻,实现载流子有效注入与传输,从而提高器件的性能,降低成本和功率损耗成为目前二维材料的研究重点之一。.本项目聚焦金属、半导体及异质结可控制备研究,系统研究了金属二维材料对半导体二维材料的接触改善作用,有效克服了传统金属热蒸发或磁控溅射蒸镀电极方法对二维材料表面和内部结构造成不可逆破坏,实现了高性能晶体管器件。同时基于接触调控思想,进一步开发了高性能光探测器、多功能存算一体器件、神经突触等器件应用。申请人以第一或通讯作者身份在Nature Electronics、Advanced Materials、Light: Science & Applications等上发表SCI论文19篇,包括受邀综述论文2篇,授权发明专利2项。系列研究对推动二维材料在电子、光电子器件领域的应用奠定了重要基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
4

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
5

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018

李东的其他基金

批准号:51506161
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21476222
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:70472085
批准年份:2004
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
批准号:58670286
批准年份:1986
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:70471076
批准年份:2004
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
批准号:81101634
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873105
批准年份:2018
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:71372196
批准年份:2013
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81901444
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11401337
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21106145
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51775352
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61503084
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51305273
批准年份:2013
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30400251
批准年份:2004
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:69502001
批准年份:1995
资助金额:12.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51904020
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60875013
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:61571288
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:61501068
批准年份:2015
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:70972054
批准年份:2009
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:11771239
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:11304033
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61405163
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11603077
批准年份:2016
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11202249
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61172065
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:71271006
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:41401406
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41871274
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

二维半导体材料异质结的原位生长和光电功能器件

批准号:51502283
批准年份:2015
负责人:魏钟鸣
学科分类:E0207
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

新的光电子材料—半导体应变异质结和超薄层的特性研究

批准号:68877015
批准年份:1988
负责人:庄蔚华
学科分类:F0509
资助金额:3.92
项目类别:面上项目
3

SiGe/Si异质结超高速微电子和红外光电子的器件和集成

批准号:69276001
批准年份:1992
负责人:沈光地
学科分类:F0404
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
4

二维过渡金属硫化物堆垛异质结的可控生长与角分辨光电子能谱研究

批准号:11774154
批准年份:2017
负责人:张翼
学科分类:A2004
资助金额:64.00
项目类别:面上项目