Fonctionnalisation de transistors à effet de champ à base de dichlacogénures de métaux de transition : vers des dispositifs performants

Functionalization of field effect transistors based on transition metal dichalcogenides : towards high-performance devices

• Auteur / Autrice : Bin Han
• Direction : Paolo Samorì
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 20/06/2023
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Bernard Doudin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabio Biscarini, Sabrina Conoci
• DOI : 10.70675/57166f38zf934z4cc2zb491zf927500607df

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métaux de transition

Transistors à effet de champ

Monocouches moléculaires autoassemblées

Mots clés libres

Dichalcogénures de métaux de transition

Transistors à effet de champ

Monocouches auto-assemblées

Fonctionnalisation moléculaire

Ingénierie des contacts vdW

Transition metal dichalcogenides

Field-effect transistors

Self-assembled monolayers

Molecular functionalization

VdW contact engineering

Résumé

Cette thèse se penche sur l'optimisation des performances et la régulation des transistors à effet de champ (FET) à base de dichalcogénures de métaux de transition (TMD) bidimensionnels (2D) par stratégie de fonctionnalisation. Grâce à cette approche avancée, de nouvelles fonctionnalités sont développées et le contrôle des performances et de la polarité des transistors est réalisé. La fonctionnalisation des semi-conducteurs permet aux TMD 2D d'être prometteurs dans la discrimination des isomères. Grâce à une stratégie d'intégration de van der Waals (vdW), des électrodes de contact supérieur fonctionnalisées par couche moléculaire ou auxiliaire établissent un contact vdW sans épinglage au niveau de Fermi avec des TMD 2D. En modifiant le type moléculaire et la couche auxiliaire, les performances et la polarité du transistor sont modulées. Ces dispositifs ont démontré leur applicabilité en tant que blocs de construction pour les circuits intégrés, y compris les diodes et les onduleurs logiques. Notre stratégie de fonctionnalisation ouvre de nouvelles opportunités pour les applications TMD au-delà de la loi de Moore et des circuits intelligents intégrés.

This thesis delves into the performance optimization and regulation of two-dimensional (2D)transition metal dichalcogenides (TMDs)-based field-effect transistors (FETs) by functionalizationstrategy. Through this advanced approach, novel functionalities are developed and control oftransistor performance and polarity is achieved. The functionalization of semiconductors enables 2DTMDs to exhibit promise in isomer discrimination. Through a van der Waals (vdW) integrationstrategy, molecular or auxiliary layer-functionalized top-contact electrodes establish Fermi levelpinning-free vdW contact with 2D TMDs. By altering the molecular type and auxiliary layer, theperformance and polarity of the transistor are modulated. These devices demonstrated applicabilityas building blocks for integrated circuits, including diodes and logic inverters. Our functionalizationstrategy opens up new opportunities for TMDs applications beyond Moore's Law and integratedsmart circuits.