摘要:半导体二维 (2D) 材料由于其丰富的能带结构和在下一代电子器件中的良好潜力而引起了广泛的研究关注。在本文中,我们研究了具有双栅极 (DG) 结构的 MoS 2 场效应晶体管 (FET),该结构由对称厚度的背栅极 (BG) 和顶栅极 (TG) 电介质组成。通过排除接触影响的四端电测量揭示了 DG-MoS 2 器件中厚度相关的电荷传输,并且还应用了 TCAD 模拟来解释实验数据。我们的结果表明,量子限制效应对 MoS 2 沟道中的电荷传输起着重要作用,因为它将电荷载流子限制在沟道的中心,与单栅极情况相比,这减少了散射并提高了迁移率。此外,温度相关的传输曲线表明,多层 MoS 2 DG-FET 处于声子限制的传输状态,而单层 MoS 2 表现出典型的库仑杂质限制状态。
在所有神经网络中,PIKING 神经网络 (SNN) 最忠实地模拟了人脑,并且被认为是处理时间数据最节能的网络。人工神经元和突触是 SNN 的组成部分。最初,SNN 的硬件采用复杂的互补金属氧化物半导体 (CMOS) 电路实现,其中单个神经元或突触由多个晶体管实现,这在面积和能耗方面非常密集 [1]。2008 年忆阻器的发现促进了使用单个双端器件实现人工突触的发展 [2],[3]。然而,尽管人工神经元同样重要,但使用单个器件实现人工神经元的研究还不够深入。最近,阈值开关忆阻器 (TSM) 器件 [4]、非挥发性忆阻器 [5]、相变材料 (PCM) [6]、基于铁电材料的场效应晶体管 (FET) [7]、[8] 和浮体晶体管 [9] 已被用于演示用于 SNN 的漏电积分激发 (LIF) 神经元。二维材料的忆阻特性为利用这些原子级薄系统实现人工神经元提供了机会,这将实现神经网络硬件的最终垂直扩展 [10]-[12]。H Kalita 等人演示了一种基于 MoS 2 /石墨烯 TSM 的人工神经元,但阈值电压高、开关比低、导通时间短。
最近,我们考虑了与石墨相比,石墨烯和氧化石墨烯的拉曼光谱如何出现。在评论中,我们提到了Breit-Wigner-Fano(BWF)线的形状,Ferrari和Robertson,2000年被告知代表碳质材料的G带。BWF是一种用于考虑不对称和FANO共振的修改后的洛伦兹函数(请参阅Miroshnichenko等,2010,介绍Fano理论和模型)。例如,Hasdeo等,2014,使用“石墨烯拉曼光谱中的Breit-Wigner-Fano线形状”,因为“声子光谱与电子孔对激发光谱之间的干扰效果”(Hasdeo等人,2014年,Hasdeo hasde-hole taime coptation Spectra之间)。让我们强调,也可以通过使用分裂的洛伦兹函数来获得不对称性。表征BWF函数的内容是“形状共振”的存在,如Bianconi,2003年的图2所示,或者如其他地方给出的(Tanwar等,2022),抗抗抗耐药性的“蘸酱”。
图1:样本设计和2D层布置的概述。(a)LH-FET的设备示意图。l SLG描述了SLG/MOS 2异质结构的长度,并定义了晶体管的通道。(b)MOS 2转移之前SI/SIO 2上SLG的拉曼光谱。(c)LH-FET的光学显微镜图像。(d)中显示的拉曼区域扫描是在标记为红色盒子的区域进行的。(d)空间解析的拉曼图显示了SLG(左)2D模式的强度以及MOS 2(右)A 1G模式的强度。黑暗区域表示不存在模式,而更明亮的区域表示强度更强。
进入门槛低。虽然经典的基于胶带的剥离方法易于学习,但在扩展方面受到严重限制。[1,2] 理想情况下,不仅应保持起始晶体的高质量,而且其横向尺寸也应反映在剥离产率中。在这里,金介导的剥离开始大放异彩,[3–8] 其中干净光滑的金表面提供了必要的相互作用,以剥离整个层状材料阵列。[4,5] 所得单层区域主要受母晶区域限制,接近 1 的剥离产率,从而允许大规模单层作用。[3,9–11] 这种相互作用本质上是非共价的,并且高度依赖于金表面的状况,即使是轻微的污染也会降低剥离产率。 [5] 最近,界面应变被认为是金介导剥离成功的另一个关键因素,通过破坏层间堆叠促进单层剥离。[12,13] 如前所述,将金的成功剥离扩展到其他贵金属被证明是困难的。[12] 以 MoS 2 为例,按照纯结合能论证,其他几种贵金属应该能够实现类似的性能。然而,金仍然无人能及,与下一个最佳竞争对手银相差两个数量级。[12] 其他金属(如铂、钯和铜)的表现甚至更差。[12] 这些金属性能不佳的原因是缺乏抗氧化性和金属贵重性降低。[12] 然而,银的表现优于铂和钯,使其成为所述趋势的异常值。这一例外是由于晶格失配导致 MoS 2 /Ag 界面处应变过大。不过,较大的应变分散暗示了应变不均匀,这是由于银界面的氧化造成的。很明显,成功的金属介导剥离的两个关键因素是均匀施加在界面上的大界面应变和无氧化物金属表面的清洁度。[5,12] 平衡这两个因素是高单层剥离产量的关键,迄今为止这对银来说很难做到。金通过高抗氧化性和在剥离前精心准备新鲜表面来实现这一点。获得适合此任务的金属表面的一种方法是模板剥离。[14,15] 使用热蒸发在光滑的模板(例如抛光硅晶片)上覆盖一层薄薄的金属层(≈ 200 纳米)。该膜可以通过
应变工程已成为一种强大的技术,可以调整二维半导体(如钼二二二硫化物)的电子和光学特性(MOS 2)。尽管几项理论作品预测双轴菌株比单轴菌株更有效,以调整MOS 2的带状结构,但文献中仍缺少直接的实验性验证。在这里,我们实施了一个简单的实验设置,该设置允许通过弯曲十字形聚合物底物施加双轴应变。我们使用该设置来研究双轴菌株对12个单层MOS 2平流的差异反射光谱的影响,以40 MEV/%和110 MeV/%的双轴张力介绍了激子特征的红移。我们还直接比较了双轴和单轴应变对同一单层MOS 2发现的效果,即双轴应变量表因子是单轴菌株1的2.3倍。
到3。 56×10 6,阈值电压从 - 0移动。 74 V至 - 0。 12 V和一个小的子阈值秋千为105 mV/dec。 改进的MOS 2 FET性能归因于在Al 2 O 3 ALD生长过程中引入NH 3的氮掺杂,从而导致介电层的表面粗糙度降低,并修复Al 2 O 3层中的氧空位。 此外,在Al和O前体填充周期后,由原位NH 3进行处理的MOS 2 FET证明了最佳性能。这可能是因为最终的NH 3掺杂膜生长后,恢复了更多的氧空位,以筛选MOS 2通道中更多的电荷散射。 报告的方法提供了一种有希望的方法,可以减少高性能MOS 2设备中载体传输中的电荷散射。到3。56×10 6,阈值电压从 - 0移动。74 V至 - 0。12 V和一个小的子阈值秋千为105 mV/dec。改进的MOS 2 FET性能归因于在Al 2 O 3 ALD生长过程中引入NH 3的氮掺杂,从而导致介电层的表面粗糙度降低,并修复Al 2 O 3层中的氧空位。此外,在Al和O前体填充周期后,由原位NH 3进行处理的MOS 2 FET证明了最佳性能。这可能是因为最终的NH 3掺杂膜生长后,恢复了更多的氧空位,以筛选MOS 2通道中更多的电荷散射。报告的方法提供了一种有希望的方法,可以减少高性能MOS 2设备中载体传输中的电荷散射。
1国家研究委员会,微电子和微系统研究所,CNR-IMM,通过S. Sofia 64,95123意大利卡塔尼亚; vanessaspano23@gmail.com(V.S. ); massimo.zimbone@ct.infn.it(M.Z。 ); federico.giuffrida@dfa.unict.it(f.g。); giuliana.impellizzeri@ct.infn.it(g.i。) 2卡塔尼亚大学物理与天文学系,通过圣索非亚64,95123意大利卡塔尼亚3国家研究委员会,微电导和微系统研究所,CNR-IMM,工业区,Strada VIII n。 5,95121意大利卡塔尼亚; gianfranco.sfuncia@cnr.it(G.S. ); giuseppe.nicotra@cnr.it(g.n。 ); Alessandra.alberti@cnr.it(a.a.); SILVIA.SCALESE@CNR.IT(S.S.)4国家研究委员会,CNR-IPCB复合和生物材料聚合物研究所,通过Paolo Gaifami 18,95126意大利卡塔尼亚; libera.vitiello@cnr.it(l.v. ); sabrinacarola.carroccio@cnr.it(s.c.c.) *信函:maria.cantarella@ct.infn.it1国家研究委员会,微电子和微系统研究所,CNR-IMM,通过S. Sofia 64,95123意大利卡塔尼亚; vanessaspano23@gmail.com(V.S.); massimo.zimbone@ct.infn.it(M.Z。); federico.giuffrida@dfa.unict.it(f.g。); giuliana.impellizzeri@ct.infn.it(g.i。)2卡塔尼亚大学物理与天文学系,通过圣索非亚64,95123意大利卡塔尼亚3国家研究委员会,微电导和微系统研究所,CNR-IMM,工业区,Strada VIII n。 5,95121意大利卡塔尼亚; gianfranco.sfuncia@cnr.it(G.S. ); giuseppe.nicotra@cnr.it(g.n。 ); Alessandra.alberti@cnr.it(a.a.); SILVIA.SCALESE@CNR.IT(S.S.)4国家研究委员会,CNR-IPCB复合和生物材料聚合物研究所,通过Paolo Gaifami 18,95126意大利卡塔尼亚; libera.vitiello@cnr.it(l.v. ); sabrinacarola.carroccio@cnr.it(s.c.c.) *信函:maria.cantarella@ct.infn.it); giuseppe.nicotra@cnr.it(g.n。); Alessandra.alberti@cnr.it(a.a.); SILVIA.SCALESE@CNR.IT(S.S.)4国家研究委员会,CNR-IPCB复合和生物材料聚合物研究所,通过Paolo Gaifami 18,95126意大利卡塔尼亚; libera.vitiello@cnr.it(l.v. ); sabrinacarola.carroccio@cnr.it(s.c.c.) *信函:maria.cantarella@ct.infn.it); sabrinacarola.carroccio@cnr.it(s.c.c.)*信函:maria.cantarella@ct.infn.it
摘要:我们通过使用依赖偏振的超频率拉曼光谱的纯3R和2H堆叠顺序研究了MOS 2中的层间剪切和呼吸声子模式。我们在MOS 2中最多观察到三层剪切分支和四个呼吸分支,厚度为2至13层。呼吸模式显示出两种多型型的拉曼活性行为,但是2H呼吸频率始终比3R呼吸频率高几个波数,这表明2H MOS 2的层间层间层间lattice晶格偶尔略高于3R MOS 2。相比之下,剪切模式拉曼光谱在2H和3R MOS 2中截然不同。虽然最强的剪切模式对应于2H结构中的最高频率分支,但它对应于3R结构中的最低频率分支。3R和2H多型的如此独特和互补的拉曼光谱使我们能够从最高到最低分支中调查MOS 2中的广泛剪切模式。通过结合线性链模型,群体理论,有效的键极化模型和第一原理计算,我们可以考虑实验中的所有主要观察结果。
