基于增强电子传输的双层MXene/半导体高性能n型薄膜晶体管（英文）

作者：严育杰; 俞衽坚; 高昌松; 睢颖; 邓云峰; 陈惠鹏^*; 郭太良

来源：Science China-Materials, 2022, 65(11): 3087-3095.

电介质/半导体的界面工程是制备高性能有机场效应晶体管的关键.本工作提出采用MXene/半导体双层结构制备高性能n型晶体管,其中载流子的形成和调控发生在二氧化硅/半导体界面,同时高迁移率和长横向尺寸的MXene纳米片作为主要的电荷传输通道.通过调节MXene纳米片的互连度,优化了器件的电学性能.与单层N2200晶体管相比,MXene/N2200晶体管表现出显著增强的n型特性,包括提升100倍的场效应迁移率、104电流开关比以及0.64 V dec-1亚阈值摆幅.MXene/N2200晶体管的高性能归因于MXene纳米沟道的电负性和高迁移率.电负性显著增强了电子从N2200向MXene沟道的转移,而高迁移率使得电子有效传输至电极.MXene/p型半导体晶体管却表现出受抑制的p型性能,这是因为MXene纳米片具有高度电负性.此外,本文提出的双层MXene/n型半导体结构也具有良好的结构普适性和高性能优势.这些结果表明双层MXene/半导体结构有望应用于高性能n型晶体管的制备.

• 单位
  福州大学; 天津大学