2D 过渡金属二硫属化物 (TMDC) 是原子级厚度的半导体,在晶体管和传感器等下一代光电应用方面具有巨大潜力。它们的大表面体积比使其节能,但也对物理化学环境极为敏感。在预测电子行为(例如其能级排列)时必须仔细考虑后者,这最终会影响器件中的电荷载流子注入和传输。这里展示了局部掺杂,从而通过化学工程改造支撑基板的表面来调整单层 TMDC(WSe 2 和 MoS 2)的光电特性。这是通过使用两种不同的自组装单层 (SAM) 图案的微接触印刷来装饰基板来实现的。SAM 具有不同的分子偶极子和介电常数,显著影响 TMDC 的电子和光学特性。通过分析(在各种基底上),可以确认这些影响完全来自 SAM 和 TMDC 之间的相互作用。了解 TMDC 所经历的各种介电环境可以建立电子和光学行为之间的关联。这些变化主要涉及电子带隙宽度的改变,可以使用肖特基-莫特规则计算,并结合 TMDC 周围介质的屏蔽。这些知识可以准确预测单层 TMDC 的(光)电子行为,从而实现先进的设备设计。
使用 Gamow 因子 θ ( k ) 重新进行了 Winful 的分析,以便进行推广。第三,对高场电子发射特性势垒重复 Gamow 分析。有几个候选势垒:(i) 镜像电荷或肖特基-诺德海姆 (SN) 势垒[20]:它描述金属 [21] 和半导体 [22] 的场发射,具有半解析的 Gamow 因子 θ ( k ),但透射 t ( k ) 和反射 r ( k ) 系数必须通过数值计算;(ii) Eckart 势垒[23]:它是非对称势垒,对于它,t(k) 和 r(k) 是解析的,但 Gamow 因子 θ ( k ) 必须通过数值计算; (iii) 三角势垒或 Fowler-Nordheim (FN) 势垒 [21] 用于场发射:它忽略了镜像电荷效应,但 t(k)、r(k) 和 θ(k) 都是完全解析的。因此,只有所选的三角势垒 (iii) 才是高场条件下场发射的简单、纯解析表示(并且是隧道波力学最具代表性的例子 [24, 25])。因此,FN 形式 [26–28] 用于开发和分析停留时间 τ d 和自干扰时间 τ i。
纳米制造技术的最新进展使得人们能够制造出具有纳米级自由空间间隙的真空电子器件。这些纳米电子器件具有冷场发射和通过自由空间传输的优势,例如高非线性和对温度和电离辐射的相对不敏感性,同时大大减少了占用空间,增加了工作带宽并降低了每个器件的功耗。此外,平面真空纳米电子器件可以很容易地以类似于典型的微纳米级半导体电子器件的规模进行集成。然而,这些器件中不同电子发射机制之间的相互作用尚不清楚,其他人已经注意到它们与纯 Fowler-Nordheim 发射不一致。在这项工作中,我们系统地研究了平面真空纳米二极管的电流-电压特性,这些二极管的曲率半径为几纳米,发射极和集电极之间有自由空间间隙。通过研究由两种不同材料制成的几乎相同的二极管在不同环境条件(如温度和大气压)下的电流-电压特性,我们能够清楚地分离出单个器件中的三种不同发射模式:肖特基、福勒-诺德海姆和饱和。我们的工作将实现对真空纳米电子器件的稳健而准确的建模,这对于需要能够在极端条件下运行的高速、低功耗电子器件的未来应用至关重要。
本文描述了n型GaAs衬底的晶体取向对在不同n型GaAs衬底取向(即(100)、(311)A和(311)B GaAs面)上生长的厚度为120nm的磺化聚苯胺 (SPAN) 薄膜电学性能的影响。利用室温和不同温度(60−360 K)下的电流密度-电压 (J−V) 进行电学表征。从正向J−V特性中提取了理想因子 (n)、肖特基势垒高度 (Φb) 和活化能 (Ea)。从J−V结果可知,SPAN/(311)B GaAs混合器件在0.5 V时的整流值高于在(100)和(311)A GaAs面上生长的SPAN的整流值。此外,随着这三个异质结器件的温度升高,Φ b 的值增加,n 下降,E a 上升。E a 测量表明,SPAN/(311)B n 型 GaAs 异质结构的 E a 低于在 (100) 和 (311)A n 型 GaAs 平面上生长的 SPAN 样品。这可能与 SPAN/(311)B 中的缺陷数量低于其他两个样品有关。这些结果使得在高指数 GaAs 平面上生长的厚度为 120 nm 的 SPAN 成为未来器件应用的有趣混合器件。
使用化学浴沉积合成 ZnO 薄膜并研究物理化学性质 Pooja B.更多,1 Sanjay B. Bansode,1 Mariya Aleksandrova,2 Sandesh R. Jadkar 1 和 Habib M. Pathan 1,* 摘要 在目前的研究中,我们在 70°C 温度下通过化学浴沉积法 (CBD) 在 FTO(氟掺杂氧化锡)基板上合成了 ZnO 薄膜。X 射线衍射研究表明,ZnO 薄膜具有六方纤锌矿结构,沿 (002) 方向有纹理。此外,扫描电子显微镜证实了沿垂直(c 轴)方向取向的微米级棒的形成。此外,还检查了各种光学和光电化学 (PEC) 特性。从紫外-紫外光谱分析可知,ZnO 薄膜的光学带隙为 3.1 eV。光致发光光谱显示,沉积的薄膜在紫外区具有尖锐的发射,在可见光区具有宽发射,这可能与 ZnO 中的缺陷有关。电化学阻抗谱表明,在光照下,ZnO 薄膜表现出较高的光电流密度的 PEC 性能。计时电流法显示,光电流密度随时间变化的稳定性测试为 60 μA/cm 2 。此外,莫特-肖特基曲线证实,沉积的 ZnO 薄膜为 n 型,载流子密度为 8.55×10 18 cm -3 。
摘要:二维石墨烯薄膜和石墨烯衍生物在光电应用方面有巨大的潜力,引起了广泛的兴趣。然而,提高基于石墨烯薄膜和石墨烯衍生物的光电探测器性能仍然是一个巨大的挑战。通过用垂直取向石墨烯 (VOG) 替换石墨烯薄膜,然后用石墨烯量子点 (GQDs) 功能化,在锗 (Ge) 异质结 (指定为 GQDs/VOG/Ge) 上组装一个功能性 VOG,用于近红外光探测。GQDs 和 VOG 在光吸收和电子传输方面的协同效应增强了光电探测器的性能。对 VOG 进行功能修饰是调控 VOG 费米能级、增加肖特基结的内建电势以及促进光生电子和空穴对分离的有效方法。制成的光电探测器在波长 1550 nm 处表现出优异的响应度 (1.06 × 10 6 AW − 1 ) 和探测度 (2.11 × 10 14 cm Hz 1/2 W − 1 )。对光响应的研究表明,响应速度具有微秒的上升/下降时间,并且具有优异的可重复性和长期稳定性。结果揭示了一种制造高性能石墨烯基光电探测器新结构的简单策略。关键词:GQD、垂直取向石墨烯、锗、协同效应、内置电位、光电探测器■简介
摘要。块体碳化硅 (SiC) 的优越物理特性以及一维 (1D) 纳米结构特定物理特性的预期增强,激发了一系列针对纳米线 (NW) 制造和特性以及其在器件中的应用的研究。SiC 纳米线场效应晶体管 (NWFET) 是研究 SiC NW 在外部刺激(如电场)(集成电路中的应用)或 NW 表面上存在力或化学/生物物种(传感器中的应用)时在不同温度下的电特性的理想器件概念。SiC NW 量子传输建模的初步报告揭示了实现与 Si 基 NWFET 相当性能的前景。然而,实验性的 NWFET 演示表现出较低的载流子迁移率、I ON /I OFF 比和跨导 (gm ) 值,这对其进一步发展构成了障碍。低性能主要源于高度无意掺杂和未优化的 SiO 2 /SiC NW 界面。事实上,由于缺乏对 SiC NW 自下而上的生长过程的严格控制,导致非常高的载流子浓度(主要源于无意掺杂)接近退化极限。高密度陷阱和固定电荷的低界面质量导致栅极电场屏蔽,并表明需要进一步研究 SiO 2 /SiC NW 界面。由于这两种影响,即使在非常高的栅极电压下也无法实现器件关断。目前,只有在源/漏极 (S/D) 区域具有肖特基势垒 (SB) 的背栅极 NWFET 才表现出明确的关断和改进的性能,这要归功于通过全局栅极作用间接调制漏极电流,从而调节 S/D 区域的 SB 透明度。
原子位移的高阈值能量(Ed)[5]、点缺陷的动态退火[6]以及没有传统的栅极绝缘体[7],这些使得它们在辐射环境中也具有吸引力。GaN HEMT 中故意引起的应力场在整个通道中基本是均匀的。这可能是为什么局部应力的概念尚未在文献中研究的原因。另一个原因可能是局部应力的全局平均值很小;这似乎太小而无法影响任何特性。最后,以纳米级分辨率映射机械应力是一项艰巨的任务。所有这些因素使得 GaN HEMT 文献只能研究均匀应力场的作用。但是,关态偏置可能会在电场周围引起高度局部化的机械应力。[8] 器件制造和设计特征也会产生应力局部化。然而,目前还没有人齐心协力绘制机械应力的空间非均匀性图,以研究其对晶体管特性的影响。常用的实验技术,如悬臂[9]、三点弯曲[10]和四点弯曲[11],都无法捕捉到应力局部化。衬底去除[12,13]也用于产生均匀的弯曲应力。本研究的动机来自应力约束效应提供的识别易受辐射区域的机会。我们假设纳米级约束应力(机械热点)可能决定辐射损伤(甚至是操作性能下降)的特定位置成核。例如,HEMT 的栅极漏电被归因于促进肖特基接触金属化相互扩散的局部应力强度。[14]只有少数研究试图控制固有应力以显示对辐射效应的明显影响。 [15,16] 有必要将这些研究扩展到特定类型的辐射和压力。
开发了一种新的基于物理的模型,该模型可以准确预测从温度限制 (TL) 到全空间电荷限制 (FSCL) 区域的热电子发射发射电流。对热电子发射的实验观测表明,发射电流密度与温度 (J − T) (Miram) 曲线和发射电流密度与电压 (J − V) 曲线的 TL 和 FSCL 区域之间存在平滑过渡。了解 TL-FSCL 转变的温度和形状对于评估阴极的热电子发射性能(包括预测寿命)非常重要。然而,还没有基于第一原理物理的模型可以预测真实热电子阴极的平滑 TL-FSCL 转变区域,而无需应用物理上难以证明的先验假设或经验现象方程。先前对非均匀热电子发射的详细描述发现,3-D空间电荷、贴片场(基于局部功函数值的阴极表面静电势不均匀性)和肖特基势垒降低的影响会导致从具有棋盘格空间分布功函数值的模型热电子阴极表面到平滑的TL-FSCL过渡区域。在这项工作中,我们首次为商用分配器阴极构建了基于物理的非均匀发射模型。该发射模型是通过结合通过电子背散射衍射(EBSD)获得的阴极表面晶粒取向和来自密度泛函理论(DFT)计算的面取向特定的功函数值获得的。该模型可以构建阴极表面的二维发射电流密度图和相应的 J-T 和 J-V 曲线。预测的发射曲线与实验结果非常吻合,不仅在 TL 和 FSCL 区域,而且在 TL-FSCL 过渡区域也是如此。该模型提供了一种从商用阴极微结构预测热电子发射的方法,并提高了对热电子发射与阴极微结构之间关系的理解,这对真空电子设备的设计大有裨益。
2 法政大学 关键词:GaN-on-GaN、肖特基势垒二极管、均匀性、光致发光、功率器件 摘要 为了大规模生产 GaN-on-GaN 垂直功率器件,n 漂移层在 10 15 cm 3 范围内的净施主浓度 ND NA 的晶圆级均匀性是一个重要因素,因为它决定了击穿电压 VB 。在本研究中,我们通过控制 GaN 衬底的偏角展示了 GaN 肖特基势垒二极管晶圆级均匀性的改善。通过 MOVPE 在具有各种偏角和偏差的独立 GaN 衬底上生长外延结构。使用电容电压测量(C V)、光致发光(PL)和二次离子质谱(SIMS)仔细分析了 ND NA 的变化。与碳有关的NA变化导致了NDNA的不均匀性,而这与晶圆的衬底偏角有关。通过最小化偏角的变化可以提高NDNA的均匀性。引言在GaN衬底上制造的垂直结构GaN功率开关器件对于高效功率转换系统很有前景,因为这些器件提供极低的导通电阻(R on)和高击穿电压(VB)[1-3]。减少对器件成品率和可靠性致命的致命缺陷是一个重要问题。GaN-on-GaN二极管初始故障机理已有报道[4],其中具有外延坑的二极管在非常低的反向电压下表现出严重击穿。此外,最近有报道称表面粗糙度会影响可靠性[5]。在使用金属有机 (MO) 源引入碳 (C) 杂质时,n 漂移层中的净施主浓度必须控制在 10 15 cm3 范围内才能获得高 VB [6]。通过低施主含量,可以在负偏置条件下抑制 pn 或肖特基界面处的峰值电场 [7, 8]。然而,关于垂直 GaN-on-GaN 器件中净施主浓度的晶圆级均匀性的报道很少。