【摘 要】
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整流器是将交流信号转变为直流信号的器件,在逻辑电路、电力传输等领域有着重要应用。当前,市场上使用的整流器主要是通过硅基PN结二极管实现,而场效应整流器则利用栅极对于沟道材料的调控来实现整流特性,相比于常用的PN结整流器具有导通电压低、击穿电压高等优点,在功率集成电路方面更有优势。在现有研究中,场效应整流器主要基于Al Ga N/Ga N材料内构建的二维电子气来实现,成本仍然较高。而二维材料天然的超
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整流器是将交流信号转变为直流信号的器件,在逻辑电路、电力传输等领域有着重要应用。当前,市场上使用的整流器主要是通过硅基PN结二极管实现,而场效应整流器则利用栅极对于沟道材料的调控来实现整流特性,相比于常用的PN结整流器具有导通电压低、击穿电压高等优点,在功率集成电路方面更有优势。在现有研究中,场效应整流器主要基于Al Ga N/Ga N材料内构建的二维电子气来实现,成本仍然较高。而二维材料天然的超薄结构和高载流子迁移率,使其适于通过场效应对其沟道的载流子进行调控,从而实现场效应整流器功能。调整二维材料沟道内掺杂情况,对提升场效应整流器的开关性能至关重要。因此,本实验采用二维MoS2作为沟道材料,采用P型有机小分子——酞菁锌（ZnPc）作为对MoS2的耗尽层,制备基于ZnPc/MoS2异质结晶体管的场效应整流器,主要研究内容与结论为:1.通过机械剥离获得少层MoS2纳米片,采用ZnPc分子作为对MoS2的耗尽层,制备了ZnPc/MoS2异质结晶体管。研究发现器件表现出了方向固定的整流特性,通过对比栅极处于接地和不接地状态器件的输出特性,证实器件的整流性来源于栅极和漏极之间的相对电势差。ZnPc修饰使MoS2沟道耗尽,整流性能大幅提升,可达105。空间光电流分布显示器件内MoS2与电极间为肖特基接触,通过变温实验分析其接触势垒约为38.2 me V,使场效应整流器表现出较小的开启电压（-1.1 V）。2.研究进一步分析了ZnPc/MoS2晶体管整流性的频率依赖性,发现整流器的开关比有着明显的频率依赖性。随着频率的增加,其整流比逐渐下降,可基于MoS2沟道和器件内缺陷态导致的电荷填充效应解释。在±5 V交变电压下,测试显示器件在5 k Hz时仍可保持～100的整流比。继而,研究以场效应整流器的开关效应为基础,以栅极为输入,漏极电流为输出,初步实现了反相器（逻辑非）功能,证明该类二维场效应整流器在构建逻辑电子器件方面的潜力。
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