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具有高κ栅极堆叠的二维InSe场效应晶体管中的远程声子散射

DOI：10.3390/mi9120674 期刊：Micromachines 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 21:02:42
摘要： 本研究聚焦于衬底与高κ栅介质产生的远程声子对二维(2D)硒化铟(InSe)场效应晶体管(FETs)中电子迁移率的影响。通过有效质量近似法自洽求解泊松方程和薛定谔方程，推导出量子限制条件下的静电特性。随后采用库博-格林伍德公式计算迁移率，该公式同时考虑了远程声子散射(RPS)及本征声子散射（包括声学声子、同极声子、光学声子散射和弗洛里希相互作用）?；谏鲜龇椒?，我们系统研究了分别采用SiO?、Al?O?和HfO?作为栅介质的单/双栅InSe FETs中远程声子导致的迁移率退化问题，揭示了载流子迁移率在温度、反型层密度及厚度维度上的依赖性起源。模拟表明：远程声子与弗洛里希相互作用对InSe中电子输运起主导作用；相较于Al?O?和SiO?介质，HfO?介质的远程声子会使迁移率产生更严重的退化，但通过在HfO?与InSe之间引入SiO?界面层可实现有效绝缘；由于InSe具有更小的面内有效质量和量子化有效质量，当载流子达到简并态时迁移率会在更高密度下开始回升；与MoS?相比，InSe在层数减少时迁移率退化更为显著。
作者： Pengying Chang，Xiaoyan Liu，Fei Liu，Gang Du
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研究概述 实验方案

研究目的

研究衬底和高κ栅介质产生的远程声子对二维InSe场效应晶体管中电子迁移率的影响，并探究不同条件下的迁移率行为。

研究成果

远程声子和弗勒利希相互作用在InSe场效应晶体管中的电子输运中起主要作用。与Al2O3或SiO2相比，HfO2介电材料对迁移率的劣化更为显著，但通过引入SiO2界面层可缓解该问题。由于有效质量较小，当载流子简并化时，高密度下的迁移率会提高；与MoS2相比，InSe在层数减少时的迁移率劣化更为明显。

研究不足

该研究基于模拟和理论模型，而非实验验证。未考虑杂质与界面电荷的库仑散射效应，这可能影响低温迁移率。模型采用特定参数和近似处理，例如对高κ介质仅考虑低频声子模式。

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