载流子的迁移率受散射机制影响。散射机制有两种类型——声子和杂质 [A] 电子在固体中的完美周期势中自由移动,不受干扰。• 但热振动会破坏势函数,导致电子或空穴与振动晶格原子之间的相互作用。• 这会影响载流子的速度和迁移率,这称为声子散射。[B] 在半导体中添加杂质原子以控制或改变其特性。• 这些杂质在室温下被电离,因此电子或空穴与电离杂质之间存在库仑相互作用。• 这种库仑相互作用产生散射或碰撞,也会改变电荷载流子的速度:- 杂质散射。
半导体单壁碳纳米管(S-SWCNT)是一类重要的P-偶联有机半导体(OSC),可以启用新兴的光电应用。了解S-SWCNT中的电荷传输机制(通常是OSC)对于材料和设备设计至关重要。诸如光电,传感器,发光二极管,现场效应晶体管和热电设备等应用都需要良好的电导率和载体迁移率。测量OSC中电导率的常见方法不允许独立测量托管载体密度或移动性,因此很难回答重要的基本和应用问题并阻碍性能优化。为了解决这一知识差距,我们使用光吸收和核磁共振光谱开发了一种组合方法,以直接测量掺杂的S-SWCNT中的托管载体密度。我们证明了载体密度会影响电荷离域化,从而导致载体密度依赖性迁移率,这与被电离杂质散射限制的迁移率相反。将模拟与我们的实验数据结合起来会产生相关曲线,该曲线可以通过快速且随时可用的吸收光谱测量来确定掺杂的S-SWCNT中的载体密度。结果为OSC社区提供了一个有价值的路线图,用于调整,量化和优化载流子密度,以供广泛的能源收集和光电应用。
制造了用于存储器和神经形态应用的具有 Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 栅极绝缘体的三栅极铁电 FET,并对其进行了多级操作表征。电导和阈值电压表现出高度线性和对称的特性。开发了一种紧凑的分析模型,以准确捕捉 FET 传输特性,包括串联电阻、库仑散射和垂直场相关的迁移率降低效应,以及阈值电压和迁移率随铁电极化切换的变化。该模型涵盖亚阈值和强反转操作。额外的测量证实了铁电切换,而不是基于载流子捕获的存储器操作。紧凑模型在用于深度神经网络在线训练的模拟平台中实现。
摘要:共轭聚合物是多种下一代电子设备中使用的多功能电子材料。这种聚合物的效用在很大程度上取决于其电导率,这既取决于电荷载体(极性)的密度和载体迁移率。载流子的迁移率又受极性柜台和掺杂剂之间的分离而在很大程度上控制,因为柜台可以产生库仑陷阱。在先前的工作中,我们显示了基于十二烷(DDB)簇的大掺杂剂能够减少库仑结合,从而增加晶状体(3-己基噻吩-2,5-二苯基)的载流子迁移率(P3HT)。在这里,我们使用基于DDB的掺杂剂研究化学掺杂的降级(RRA)P3HT的极化子 - 反子分离的作用,这是高度无定形的。X射线散射表明,DDB掺杂剂尽管大小较大,但在掺杂过程中可以部分订购RRA P3HT,并产生与DDB掺杂的RR P3HT相似的掺杂聚合物晶体结构。交替场(AC)霍尔测量值还确认了类似的孔迁移率。我们还表明,大型DDB掺杂剂的使用成功降低了无定形聚合物区域的极性和柜台的库仑结合,从而在RRA P3HT膜上呈77%的掺杂效率。DDB掺杂剂能够生产具有4.92 s/cm电导率的RRA P3HT膜,该值比3,5,6-Tetrafluoro-7,7,7,8,8-8,8-四乙酸氨基甲烷(F 4 TCNQ)(F 4 TCNQ),传统的载量约为200倍。这些结果表明,在共轭聚合物的无定形和半晶体区域量身定制掺杂剂,是增加可实现的聚合物电导率的有效策略,尤其是在具有随机区域化学的低成本聚合物中。结果还强调了掺杂剂的大小和形状对于产生能够在较少有序的材料中电导的库仑未结合的移动极性的重要性。
摘要:二维 (2D) 半导体已被提议与现有的硅技术进行异质集成;然而,它们的化学气相沉积 (CVD) 生长温度通常太高。在这里,我们展示了在 50 分钟内在 560 °C 下直接使用 CVD 固体源前体合成连续单层 (1L) MoS 2 薄膜,在 450 至 600 °C、2 小时的热预算窗口内,以实现与现代硅技术的后端兼容。晶体管测量表明,在 1 V 漏极 - 源极电压下,100 nm 通道长度的导通电流高达 ∼ 140 μ A/μ m,这是迄今为止使用固体源前体在 600 °C 以下生长的 1L MoS 2 的最高值。在 6.1 × 10 12 cm − 2 电子密度下,传输长度法测试结构的有效迁移率为 29 ± 5 cm 2 V − 1 s − 1,这与在较高温度下生长的薄膜的迁移率相当。这项工作的结果为实现高质量、热预算兼容的 2D 半导体与硅制造的异质集成提供了一条途径。关键词:2D 材料、过渡金属二硫属化物、MoS 2、二硫化钼、BEOL、后端生产线、化学气相沉积、CVD 生长、载流子迁移率■ 介绍
摘要 高载流子迁移率和均匀的器件性能对于有机场效应晶体管 (OFET) 的器件和集成电路应用至关重要。然而,仍然需要实现高器件性能且批次间差异较小的策略。本文,我们报告了一种在 N,N'-双十三烷基苝-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺 (PTCDI-C 13 ) 模板上生长的 2,8-二氟-5,11-双(三乙基硅基乙炔基)蒽二噻吩 (dif-TES-ADT) 薄液晶膜,并通过原子力显微镜和偏振荧光显微镜进行了确认。具有大结晶域的液晶膜可进一步用作 OFET 的载流子传输通道。结果,我们实现了高性能 OFET,饱和载流子迁移率为 1.62 ± 0.26 cm 2 V −1 s −1
摘要 量子点发光器件已成为显示应用的重要技术。它们的发射是分别通过空穴和电子导电层传输的正负电荷载流子复合的结果。这些器件中电子或空穴传输材料的选择不仅要求层间能级对齐,而且还要求平衡电子和空穴向复合位点的流动。在这项工作中,我们研究了一种通过控制电荷载流子动力学来优化器件的方法。我们采用阻抗谱来检查电荷载流子通过每一层的迁移率。得出的迁移率值提供了一条路径来估算每个电荷载流子向发光层的跃迁时间。我们认为,当两个电荷载流子向有源层的跃迁时间相似时,可以获得最佳器件结构。最后,我们通过重点优化电子传输层的厚度来检验我们的假设。
图 1:具有不同平均粒子/晶粒尺寸的 SiGe 合金和 Mg 3 Sb 2 样品的晶格热导率(按照传统方法计算)κ L ( κ total − LσT ) 与加权迁移率 µ W 12,14(推导方法见 SI)的关系。 (a)n 型(P 掺杂)和 p 型(B 掺杂)SiGe 在室温下均呈现正相关性。 (b)对于高温(573K)下的 Mg 3 Sb 2,电子不会被晶界明显散射,除最小晶粒尺寸样品外,加权迁移率相同。 相反,在低温(323K)下,随着晶粒尺寸的减小,µ W 显著降低,因此低 µ W 是晶粒边界电阻的良好指标。 κ L 随 µ W 降低而增加的趋势表明即使没有测量晶粒尺寸也存在晶界效应。
金属半导体场效应晶体管,10 – 15 ) 等等。特别是 In – Ga – Zn – O (IGZO) 是柔性 TFT 有源通道的有希望的候选者,因为即使在室温下沉积,IGZO 也表现出超过 10 cm 2 V − 1 s − 1 的电子迁移率。16、17) 然而,IGZO TFT 通常需要在 300°C 左右进行热退火,以减少因各种类型的加工损坏而形成的缺陷。18 – 22) 我们小组报告说,通过 Ar + O 2 + H 2 溅射沉积的氢化 IGZO 薄膜非常有希望用于制造低于塑料基板软化温度的氧化物 TFT,以用于未来的柔性设备应用。通过低温(150°C)退火可以减少沉积态IGZO薄膜中产生的缺陷。15、23、24)场效应迁移率(μFE)为13.423)
2024 年 4 月 25 日 — 雷神微电子研究实验室。362 Lowell St.,安多弗,马萨诸塞州 01810。GaAs 赝晶高电子迁移率晶体管 (PHEMT) 具有...