后摩尔时代,随着晶体管尺寸的进一步微缩,基于传统半导体材料的器件性能受到限制。层状二硫化钼作为一种新型二维半导体材料,具有优异的光电学特性,且表面平整、无悬挂键,能克服短沟道晶体管的性能退化问题,如表面散射增强、迁移率下降等。本论文围绕多层二硫化钼晶体管的低温特性,应用器件数值仿真工具并结合材料缺陷分析,深入剖析多层二硫化钼晶体管中的负跨导特性与器件机理,并从材料缺陷、沟道厚度及器件温度等方面展开综合讨论。本文主要研究内容包括:1.基于二硫化钼晶体管的实验转移特性,我们应用器件数值仿真,完整解析二硫化钼材料及器件系统的缺陷机制,揭示了二硫化钼晶体管中的本征导电特性。随后建立二硫化钼晶体管的数值结构,完成包含界面与材料体缺陷在内的器件模型的设置。2.在温度为200 K–300 K时,我们开展了二硫化钼晶体管的电学特性的模拟仿真,获得其转移特性曲线、输出曲线及跨导等,并进一步解析仿真中出现的器件特性变化的机制（如亚阈值摆幅减小、阈值电压增大）及缺陷的影响等。3.针对二硫化钼晶体管的低温负跨导现象（70 K）,我们开展了低温器件模拟仿真,提取器件接触电阻、总电阻以及沟道内的载流子分布,并分析其对晶体管电学特性的影响以及与负跨导现象的联系。然后,将二硫化钼层厚度减小到德拜长度以下,并再次进行低温器件仿真,提取接触电阻、总电阻以及沟道内的载流子分布,解析二硫化钼层厚度对晶体管负跨导现象的影响。本论文通过二硫化钼晶体管的器件特性仿真,系统解释了二硫化钼材料与器件相关缺陷对晶体管的阈值电压负温度系数和低温负跨导现象的影响,揭示了缺陷对于二维材料晶体管电学性能的影响,为应用二维场效应晶体管中的缺陷工程实现功能器件的新结构提供了坚实的理论基础。