低温硫退火修复单层二硫化钼晶体管性能及其在NMOS反相器中的应用研究

研究人员通过低温(160°C)硫退火(S-passivation)技术，成功修复了单层二硫化钼(MoS2)场效应晶体管(FETs)的性能缺陷。该研究有效抑制了硫空位(S vacancies)，将场效应迁移率从8提升至95 cm?2 V?1 s?1，亚阈值摆幅从0.21降至0.10 V dec?1，并首次构建出性能增强的NMOS反相器，为二维材料逻辑电路开发提供了新思路。

　　

低温硫退火技术展现出惊人的修复能力！科学家们发现，在160°C条件下对单层二硫化钼(MoS₂)进行硫钝化处理(S-passivation)，能有效填补材料中的硫空位(S vacancies)。这种精妙的修复工艺使场效应晶体管的性能产生质的飞跃——迁移率暴增12倍达到95 cm^?2 V^?1 s^?1，亚阈值摆幅更是优化至接近理论极限的0.10 V dec^?1。

深入研究揭示，硫空位如同"电子黑洞"会捕获空穴，而硫间隙原子则扮演着"电子陷阱"的角色。通过精确调控这些缺陷态，研究人员不仅阐明了电荷传输机制，还成功打造出首个基于硫钝化MoS₂的增强型NMOS反相器。这项突破为二维过渡金属硫族化合物(TMDs)在逻辑电路中的应用打开了新的大门，让超薄柔性电子器件的梦想照进现实。