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Top gate engineering of field-effect transistors based on wafer-scale two-dimensional semiconductors

Journal of Materials Science & Technology 2022年第11期106卷 243-248页

作者： Jingyi Ma Xinyu Chen Yaochen Sheng Ling Tong Xiaojiao Guo Minxing Zhang Chen Luo Lingyi Zong Yin Xia Chuming Sheng Yin Wang Saifei Gou Xinyu Wang Xing Wu Peng Zhou David Wei Zhang Chenjian Wu Wenzhong Bao State Key Laboratory of ASIC and System School of MicroelectronicsFudan UniversityShanghai200433China In Situ Devices Center Shanghai Key Laboratory of Multidimensional Information ProcessingEast China Normal UniversityShanghai 200241China School of Electronic Information Soochow UniversitySuzhou215006China

The investigation of two-dimensional(2D)materials has advanced into practical device applications,such as cascaded logic ***,incompatible electrical properties and inappropriate logic levels remain enormous *** this work,a doping-free strategy is investigated by top gated(TG)MoS_(2) field-effect transistors(FETs)using various metal gates(Au,Cu,Ag,and Al).These metals with different work functions provide a convenient tuning knob for controlling threshold voltage(V_(th))for MoS_(2) *** instance,the Al electrode can create an extra electron doping(n-doping)behavior in the MoS_(2) TG-FETs due to a dipole effect at the gate-dielectric *** this work,by achieving matched electrical properties for the load transistor and the driver transistor in an inverter circuit,we successfully demonstrate wafer-scale MoS_(2) inverter arrays with an optimized inverter switching threshold voltage(V_(M))of 1.5 V and a DC voltage gain of 27 at a supply voltage(V_(DD))of 3 *** work offers a novel scheme for the fabrication of fully integrated multistage logic circuits based on wafer-scale MoS_(2) film.

关键词： Two-dimensional semiconductor MoS_(2) Top gate Field effect transistor logic inverter

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