南京大學AFM.：繆峰教授合作團隊在二維半導體電子器件領域取得最新進展

【前言】

半導體材料的場效應特性是其電子器件應用的核心。二維半導體材料因為具有原子尺寸，可以克服短溝道效應和實現高性能場效應晶體管，有望成為后摩爾時代一類重要的基礎電子材料。最近發現的半導體型過渡金屬硫族化合物二硒化鈀（PdSe₂）具有較高的室溫載流子遷移率和良好的穩定性，有望用于發展未來的電子器件應用。基于PdSe₂的場效應晶體管展現出雙極性導電行為，而且其轉移特性曲線通常會伴隨回滯現象，對此現象的深入理解與有效調控對實現器件的高可靠性與實際應用至關重要。

【成果簡介】

近日，南京大學物理學院的繆峰教授課題組與意大利Salerno大學的Antonio Bartolomeo教授合作，系統研究了基于PdSe₂的場效應晶體管轉移特性曲線中出現的回滯現象，首次展示了壓強可調的回滯行為和雙極性電導。合作團隊首先制備了PdSe₂場效應晶體管器件（圖a），在轉移特性曲線中觀察到回滯現象（圖b），通過仔細分析回滯窗口的寬度與柵壓范圍以及柵壓掃描時間的變化關系（圖c），指出這種回滯現象有可能來源于PdSe₂或二氧化硅相關的慢缺陷態。研究還發現電子束輻照在降低器件溝道電導的同時,會引起極小電導值的漂移，且轉移特性曲線在幾十分鐘之后可以恢復到接近初始狀態（圖d）。進一步的研究表明，利用壓強不僅可以在不同摻雜類型導通之間實現可逆轉換，同時可以對回滯的窗口進行調控（圖e）。該項工作有望為未來PdSe₂在納米機電器件和互補邏輯器件領域的應用奠定基礎。

圖(a)PdSe₂晶格結構及場效應晶體管SEM圖;(b)不同偏壓下轉移特性曲線圖；(c)不同掃描柵壓范圍下的轉移特性曲線;(d)電子束輻照對于器件性能的影響及隨時間的恢復過程;(e)壓強可調的回滯窗口及不同摻雜類型之間的轉換。

該工作以“Pressure-Tunable Ambipolar Conduction and Hysteresis in Thin Palladium Diselenide Field Effect Transistors”為題，于近日（2019年5月22日）發表在納米材料和器件領域重要期刊《Advanced Functional Materials》上(DOI: 10.1002/adfm.201902483)。南京大學物理學院繆峰教授和Salerno大學Antonio Bartolomeo教授為該工作的共同通訊作者。該工作得到了微結構科學與技術協同創新中心的支持，以及國家杰出青年科學基金、科技部“量子調控”國家重大科學研究計劃（青年科學家專題）項目、江蘇省青年基金等項目的資助。

文章鏈接 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201902483

繆峰教授課題組主頁 http://nano.nju.edu.cn/

本文系繆峰教授課題組供稿。

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