MoS₂作为一种典型的2D半导体材料,由于其优异的电学特性,被寄予了替代传统硅材料在纳电子器件中发挥重要作用的希望。然而MoS₂作为沟道材料与栅介质之间存在较大的界面态密度以及用微机械剥离法得到的薄膜尺寸和厚度无法控制等缺点,使得制备得到的MoS₂场效应晶体管的电学性能远未达到其理论值,导致其在工业化应用中还存在较大差距。因此本文围绕改进MoS₂晶体管电学性能和薄膜质量从实验和理论两方面开展了研究工作。实验方面:（1）设计制备了两种栅介质结构（MoS₂/HfO₂和MoS₂/Al₂O₃/HfO₂）的背栅MoS₂晶体管,并且选取两组栅介质在转移MoS₂之前进行NH₃等离子体处理。比较发现,经过NH₃等离子体处理的Al₂O₃/HfO₂栅介质MoS₂晶体管表现出最佳的电学性能:I_on=15.2μA/μm,I_on/I_off=1.53?10⁷,SS=145 mV/dec,Hysteresis=0.2 V,μ=26.51 cm²/Vs。其机理主要归功于用NH₃等离子体处理修复了栅介质层中的氧空位以及钝化了栅介质表面的悬挂键,加入Al₂O₃作为缓冲层降低了栅介质与MoS₂之间的界面态密度;（2）用CVD法研究制备了大面积单层MoS₂薄膜及背栅场效应晶体管。研究结果表明MoS₂薄膜生长的形貌与Mo源温度和生长时间有极大关系。当Mo源温度为760°C,生长时间为10 min时,能够生长得到尺寸超过120μm的单层MoS₂薄膜,制备的相应晶体管有最好的电学性能:I_off¹0^-12 A,I_on/I_off¹0⁶,μ=1.92 cm²/Vs,SS=194.6 mV/dec。理论方面,首先介绍了基于Kaustav-Banerjee紧凑型电流-电压模型的MoS₂晶体管源漏电流表达式,得到了影响电流大小的因素。接着借助Silvaco TCAD仿真软件重点研究了不同栅极长度、栅介质厚度以及材料对背栅MoS₂晶体管电特性的影响。仿真结果表明:（1）随着栅极长度的减小,MoS₂沟道内电子浓度增加,使得晶体管的阈值电压负移及源漏电流增加;（2）随着栅介质厚度的减小,栅极对沟道内电子的调控作用增强,晶体管阈值电压减小,开态电流增加;（3）当栅介质采用高k材料（HfO₂和Al₂O₃）时,由于高k栅介质的等效氧化物厚度更薄,使得栅极对沟道的调控作用更强,背栅MoS₂晶体管的电学性能更优,并且仿真结果与实验值较为接近。