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由于具有原子级厚度与平整度，二维材料内的载流子输运特性能够被电场进行高效调控，为构建小型化、高性能场效应器件奠定了良好的材料基础。研究人员已经开发出多种性能优异的二维材料场效应器件，这些器件不仅功耗低、增益高，还展现出高密度集成的潜力。二维半导体材料不仅在高性能逻辑器件与电路中具有应用潜力，而且在模拟器件与电路中同样也具有发展潜力。但是，目前的研究主要集中在二维半导体逻辑器件与电路方面，对二维半导体模拟器件与电路的研究较少。在本工作中，合作研究团队利用具有优异空穴传输特性的二维半导体二硒化钨（WSe2）作为沟道材料，通过设计栅极电场与衬底偏压的协同调控策略，成功构筑了一种性能稳定的P型场效应晶体管。该器件不仅展现出了高达105的场效应开关比，其输出电流特性更是趋近于理想饱和状态，展现出高达107Ω的小信号输出阻抗，这一特性预示着该器件在模拟信号放大领域将展现出优异的效能与潜力。在此基础上，合作研究团队利用该器件构建了典型电流镜电路。实验结果表明，该电流镜电路实现了高精度的电流复制功能，其实际输出电流与理论预测值之间的相对误差低于16%。与同等尺寸的传统硅基电流镜电路相比，本研究所展示的电流镜电路在电流复制精度上实现了约10%的性能提升。这些研究结果体现了二维材料场效应器件在模拟电路领域中的发展潜力。![]()
基于二维材料场效应晶体管的高精度电流镜电路
本文主要创新点：
合作研究团队运用二维材料构建了高精度电流镜电路，发现其电流复制精度超越了同器件尺寸的传统硅基电流镜电路。
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