当优化印刷范德华薄膜晶体管的微结构时，边缘和界面电阻产生不同的权衡
成果介绍
基于二维(2D)材料的油墨可用于调整印刷电子产品的性质，同时保持与可扩展制造工艺的兼容性。然而，据报道，印刷薄膜晶体管的性能范围非常广泛，其中2D沟道材料在微结构上表现出相当大的变化。薄膜微观结构和晶体管性能之间缺乏基于定量物理的关系，限制了剥离、分选和打印工艺的协同设计，只能采用低效的经验方法。
有鉴于此，为了合理地指导2D油墨和相关加工的发展，近日，美国西北大学Lincoln J. Lauhon等报道了一个栅极相关的电阻网络模型，该模型建立了由印刷范德华薄膜晶体管的近边缘和片间电阻构建的独特微结构-性能关系。通过分析模型晶体管的电输出特性来校准模型，这些模型晶体管由机械剥离和转移的具有不同厚度的重叠2D纳米片组成。开尔文探针力显微镜对模型晶体管的分析发现，纳米片边缘，而不是片间电阻，由于它们对载流子损耗和散射的影响，限制了传输。本文的模型表明，当2D材料网络中的传输受到近边缘电阻的限制时，最佳纳米片厚度取决于带电杂质屏蔽和栅极屏蔽之间的权衡，并且薄膜迁移率对打印纳米片密度的变化更加敏感。去除边缘状态可以实现更薄纳米片的更高迁移率，因为降低了结电阻和减少了栅极屏蔽。本文分析了纳米片边缘对薄膜有效迁移率的影响，不仅检验了现有的剥离方法的前景以实现最佳的微结构，而且还提供了重要的观点，对最大限度地提高印刷薄膜性能的过程至关重要。
图文导读
图1. vdW TFTs的两种纳米片模型系统。
图2. 8L/8L同质结器件的表面形貌及场效应特性。
图3. 偏置的8L/8L器件表面电位变化的KPFM分析。
图4. 纳米片厚度对堆积电位降的影响。
图5. 模型晶体管近边缘电阻率的提取。
图6. 优化印刷vdW TFTs的途径。
文献信息
Edge and Interface Resistances Create Distinct Trade-Offs When Optimizing the Microstructure of Printed van der Waals Thin-Film Transistors
(ACS Nano, , DOI:10.1021/acsnano.2c09527)
文献链接：网页链接
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