【摘 要】
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近年来,随着集成电路产业的发展,硅材料的性能似乎已经开发到了极限,新材料的研究备受关注。其中,过渡金属硫族化合物（TMDCs）由于其单原子层厚度,层状结构,带隙可调,优越的光电性能,被认为是有希望替代硅的新一代半导体材料。其中硫化钼作为TMDCs的代表,有着丰富的含量。本文通过磁场调控等离子体掺杂,研究基于硫化钼的器件以及CMOS逻辑电路单元,主要研究内容如下:（1）利用优化的实验参数,通过化学气
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近年来,随着集成电路产业的发展,硅材料的性能似乎已经开发到了极限,新材料的研究备受关注。其中,过渡金属硫族化合物（TMDCs）由于其单原子层厚度,层状结构,带隙可调,优越的光电性能,被认为是有希望替代硅的新一代半导体材料。其中硫化钼作为TMDCs的代表,有着丰富的含量。本文通过磁场调控等离子体掺杂,研究基于硫化钼的器件以及CMOS逻辑电路单元,主要研究内容如下:（1）利用优化的实验参数,通过化学气相沉积法（CVD）制备单层硫化钼,薄膜尺寸达到300μm。对CVD法制备的薄膜进行氮等离子体掺杂,通过控制掺杂功率,掺杂时间等参数,实现了高效低损伤的p型掺杂。（2）利用Silvaco TCAD进行仿真计算,得到了硫化钼场效应晶体管的转移曲线与输出曲线;利用输出曲线得出反相器的电压传输曲线。利用L-edit软件进行掩膜版版图的设计,设计出了不同参数结构的器件。（3）制备了同质水平结BJT,MOSFET,CMOS反相器并进行了性能表征。PNP双极型晶体管的放大系数为700;掺杂后的p型硫化钼场效应晶体管阈值电压为-2.58 V,载流子迁移率为136 cm~2V-1s-1,电流开关比为10~6,亚阈值摆幅为423 m V·dec-1;CMOS反相器实现了反相的逻辑功能。测试了电压传输曲线,通过曲线可得出:在VDD=5 V时,VM=2.49 V,最大电压增益为8.1,高电平噪声容限为0.39VDD,低电平噪声容限为0.40VDD,静态功耗为2.3 n W。
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