基于范德华集成SrTiO3顶栅介电层的二维场效应晶体管稳定性研究

本研究针对二维材料器件环境敏感性问题，通过构建SrTiO3(STO)/MoS2顶栅场效应晶体管(FETs)，系统验证了其在热应力(100°C)、电应力及大气环境下长达一个月的稳定性表现，为低功耗二维电子器件走向实用化提供了重要技术路径。

二维(2D)材料的原子级薄层结构赋予其超越摩尔定律的潜力，但同时也导致其对温度波动、表面吸附物以及邻近介电材料中的陷阱电荷高度敏感。因此，二维器件稳定性已成为制造低功耗场效应晶体管(FETs)的核心挑战。本研究采用单层二硫化钼(MoS₂)为沟道材料，以钛酸锶(SrTiO₃, STO)作为顶栅介电层，构建了顶栅二维FETs，并系统评估了其温度稳定性、电学滞后效应以及大气环境下的长期稳定性。实验结果表明：STO顶栅MoS₂ FETs展现出卓越的稳定性，在大气中暴露一个月后仍保持性能稳定，且在热应力(100°C)和电应力条件下未出现不可逆退化。该研究为提升低维器件稳定性及开发多功能二维器件提供了重要参考。