AuCl3掺杂对碳纳米管晶体管的电学性能调控及特性分析

作者：宋明旭; 王怀鹏; 孙翊淋^*; 蔡理; 杨晓阔^*; 谢丹^*

来源：Acta Physica Sinica, 2021, 70(23): 386-393.

• 碳纳米管网络
• 表面掺杂
• 阈值电压调控
• 密度泛函理论

碳纳米管晶体管作为新一代纳米器件,由于缺乏成熟的阈值电压调控机制,仍难以运用到实际逻辑电路中.本文提出了一种简单易实现且能够大规模处理的表面掺杂方法,通过AuCl3的p型掺杂作用来实现对晶体管阈值电压的有效调控,研究了不同掺杂浓度对碳纳米管电学性能的影响.实验结果表明,在低掺杂浓度条件下,不仅实现了晶体管阈值电压稳定调控,器件导电性能也大幅提高,迁移率提升2—3倍.更进一步地,研究了退火对掺杂后器件的电学性能影响,发现在同等掺杂条件下,退火温度达到50℃时, p型掺杂效果最佳.最后采用第一性原理计算方法,验证了金离子对碳纳米管的掺杂调控机制.这项研究为未来实现大面积低功耗逻辑电路以及高性能电子器件提供了重要指导.

• 单位
  清华大学; 空军工程大学; 北京理工大学