Зарядовые свойства транзисторной МОП-структуры с каналом из двумерного кристалла

Abstract

Для дальнейшего увеличения эффективности и быстродействия полевых транзисторов возможно применение полупроводниковых двумерных кристаллов. Такие транзисторы лишены некоторых отрицательных эффектов, проявляющихся в традиционных МОП-транзисторах при уменьшении их размеров. В работе предложена модель и исследованы зарядовые свойства транзисторной МОП-структуры с каналом из двумерного кристалла. Численное моделирование таких характеристик выполнено в диапазоне варьирования электрофизических свойств 2D-кристаллов, типичных для MoSe2, WS2, WSe2, ZrSe2, HfSe2, PtTe2. Установлена самосогласованная взаимосвязь между электрофизическими параметрами структуры через химический потенциал, а также показано влияние на них потенциала полевого электрода и емкости подзатворного диэлектрика. Выполненные расчеты крутизны передаточной характеристики и коэффициента усиления такой транзисторной структуры показали, что для канала из дихалькогенидов тугоплавких металлов с шириной запрещенной зоны в диапазоне 0,25–2,1 эВ значения данных параметров могут достигать 0,1 мА/В и 1000 соответственно.