Електричний двошаровий польовий транзистор з використанням тонкої SnS плівки в якості напівпровідникового каналу, а також діелектричного затвору з меду

Анотація

Дослідження було спрямоване на вивчення і застосування тонкої плівки SnS в якості напівпровідникового канального шару в збірці електричного двошарового польового транзистора, що має велике значення для успішної розробки нових концепцій пристрою, застосувань і зміни фізичних властивостей матеріалів, оскільки описані на сьогодні EDLFET (електричний двошаровий польовий транзистор) і модуляція електронних станів були реалізовані на оксидах, нітриді, вуглецевих нанотрубках і органічних напівпровідниках, при цьому рідко згадувались халькогеніди. Мед використовувався в якості гелеподібного електролітичного діелектричного затвора для підвищення рівня генерування відгуку електричного поля через шар напівпровідникового каналу SnS завдяки його здатності забезпечувати роботу при високому струмі і низькій напрузі за рахунок формування іонного гелеподібного розчину, подібного іонним гелям, які містять іонні рідини. Електричний двошаровий польовий транзистор був зібраний з використанням тонкої плівки сульфіду олова (SnS) як шару напівпровідникового каналу, та меду як діелектрика. Виміряна за допомогою LCR-вимірювача ємність медового затвору склала 2,15 мкФ/см², тоді як діелектрична константа – 20,50. Напівпровідниковий шар наносили за допомогою хімічного осадження з парової фази за допомогою аерозолю і відпалювали на відкритому повітрі при 250° С у протравленій області приблизно на середині скляної підкладки 4×4 мм з FTO покриттям, при цьому область електрода на джерельному і стічному електроді обмежувалася травленням і маскувавнням на обох кінцях підкладки. Іридій був використаний в якості електрода затвору, тоді як мідний дріт був замаскований у джерельній та стічній області для створення контакту з електродом. Для визначення характеристик пристрою були використані профілометри, рентгенівська дифракція, скануючий електронний мікроскоп, метод енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії, вимір ефекту Холла та цифрові мультиметри. Було виявлено, що тонка плівка SnS є полікристалічною, такою, що складається з елементів Sn і S з дрібними зернами, з оптичним діапазоном 1,42 еВ і товщиною 0,4 мкм. Транзистор працював у режимі провідності каналу p-типу в режимі збіднення з мінливістю польового ефекту - 16,67 см²/Vs, напругою відсікання - 1,6 V, струмом насичення зливу - 1,35 μA, коефіцієнтом трансдуктівності  - 809,61 nA/V та підпороговим значенням нахилу - 1,6 Vdec^-1, що можна порівняти зі стандартними технічними характеристиками в електрониці. Позитивне зміщення затвора призводить до зрушення напруги відключення через захоплення заряду на межі поділу канал/діелектрик.