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总电离剂量效应与质子诱导位移损伤对MoS2层间MoS2隧道结的影响

DOI：10.1109/TNS.2018.2879632 期刊：IEEE Transactions on Nuclear Science 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 在采用Al2O3、h-BN和HfO2介质的垂直堆叠MoS2/中间层/MoS2异质结构中，证实了隧穿主导的电荷传输机制。所有器件均对10千电子伏X射线辐照表现出高度耐受性。由于薄层中间介质中陷阱的产生（伴随快速钝化效应），仅观察到X射线感生光电流的微小瞬态变化。含Al2O3和h-BN中间介质的样品在质子辐照期间出现传导电流显著提升，这是由位移损伤缺陷降低有效隧穿势垒高度所致。密度泛函理论计算为相关缺陷提供了机理见解。采用HfO2中间介质的器件在耐辐射极限缩放隧道场效应晶体管应用方面展现出巨大潜力。
作者： Pan Wang，Christopher J. Perini，Andrew O’Hara，Huiqi Gong，Pengfei Wang，En Xia Zhang，Michael W. McCurdy，Daniel M. Fleetwood，Ronald D. Schrimpf，Sokrates T. Pantelides，Eric M. Vogel
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究X射线和质子辐照对基于MoS2的隧道结（采用不同层间电介质：Al2O3、h-BN和HfO2）的影响，以探索其在耐辐射、极限尺寸隧道场效应晶体管中的潜在应用。

研究成果

基于二硫化钼（MoS2）并采用二氧化铪（HfO2）作为层间电介质的隧道结对X射线和质子辐照均具有高度耐受性，使其成为未来太空应用中耐辐射、极限缩放隧道场效应晶体管（TFET）的有前途候选材料。使用氧化铝（Al2O3）和六方氮化硼（h-BN）作为层间介质的器件在质子辐照后由于位移损伤诱导缺陷导致传导电流增加，而基于HfO2的器件则保持稳定。

研究不足

该研究聚焦于X射线和质子辐照对具有特定层间电介质的MoS2基隧道结的影响。研究结果可能不直接适用于其他类型的辐射或材料。实验条件（如辐照剂量）可能无法完全代表所有可能的太空环境。

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