过渡金属硫族化合物双电层晶体管抗辐照性能研究

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以MoS2为代表的过渡金属硫族化合物,展现出了诸多优良的物理化学性能。双电层晶体管是以双电层原理开发的新型晶体管,具有质量轻、低电压调控电流和高离子电容的优点,具有在空间环境下应用的前景。但目前对于其抗辐照性能的研究相对不足,关于γ射线和高能电子辐照后的性能和机理都相对较少。因此本课题以MoS2为研究对象,研究以La F3为栅极的双电层晶体管,开展γ射线辐照和高能电子辐照实验,测试其辐照前后的形貌、光学与电学性能,并进一步研究其作为晶体管光电响应行为。证实MoS2双电层晶体管相比硅基晶体管具有更加优异的抗辐照能力,进而为未来的空间环境下抗辐照器件研究提供新的思路。γ射线是一种具有很强的穿透能力和较高的能量的电离辐射;高能电子是航天领域一种常见的辐射形式。这两种辐照对于MoS2的表面形貌影响几乎没有影响,在La F3衬底表面则没有出现这一现象,这初步表明La F3衬底具有更好的抗电子辐照能力;从拉曼光谱中看出,两种辐照对于器件的结构与光学性能同样没有发生变化。两种辐照对La F3的电容基本没有影响,表明电离缺陷对双电层中载流子迁移基本没有影响MoS2双电层晶体管相较于传统硅基晶体管展现出更高的抗辐照能力,通过电学性能进一步验证。在γ射线辐照作用下,双电层晶体管相比硅基晶体管电学性能降低更小,表现出了更好的抗辐照能力;在高能电子辐照作用下,电学性能相较于硅基晶体管提高更多,这表明,双电层晶体管比硅基晶体管具有更好的γ射线和高能电子辐照的抵抗能力。在上述实验的基础上,利用通过对两种光电探测器在3Mrad的γ射线辐照和1×1015/cm~2注量的高能电子辐照条件下的光电响应行为进行测试和分析,结果表明,利用双电层原理制备的光电探测器,相比于硅基晶体管,辐照后性能降低更少,具备更大的电容和更低的调控电压以及更优异的光电响应特性。
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