随着集成电路按摩尔定律快速发展，传统单栅硅基金属氧化物半导体场效应管很快就要达到物理极限，将无法适应集成电路发展要求，急需开发新型结构和新型材料场效应管。本项目正是在此背景下进行。1、首次揭示了有机薄膜晶体管电流——电压特性曲线的滞后机理。研究发现：当双极化子的形成/复合与水/氧电化学反应过程相结合时，导致了滞后现象，该滞后现象是一种热激活过程，发现双极化子的解体表观激活能为0.29eV。建立了一种统一的滞后模型，该模型对薄膜晶体管的带传输和半导体薄膜中的跳跃导电普遍适用，为薄膜晶体管应用于大面积集成电路以及低成本柔性显示提供了理论支持。2、探明了一到五层二氧化钼价带顶能量分裂主要机理，发现了多层二氧化钼光响应物理机制。这些对了解过渡金属二硫化物的电学特性具有重要意义，从而为这类新型材料在半导体器件中应用提供帮助。对于双层二硫化钼，层间耦合对声子能量贡献较多，但对能带分裂作用不大，而自旋与轨道之间耦合对能带分裂作用较大。我们同时观测到，对于单层材料出现的与温度无关的能带分裂，在双层材料中也能出现，在三到五层材料中，玻色-爱因斯坦型的、与温度有关的价带分裂占主导地位。我们通过研究，探明了多层二硫化钼光响应物理机制，发现多层二氧化钼中光电流的产生和传输与其他低维材料不同，可同时存在光伏效应和光热电效应。3、建立了围栅、双栅、鳍栅、以及无结源/漏场效应管关键参数模型，得到这类新型器件沟道电势、电流——电压关系、阈值电压、亚阈值摆幅、漏致势垒降低效应等重要物理量解析表达式。在超大规模集成电路中，由于流片费用昂贵(少则几十万，多则上百万)，芯片设计完成后要对设计电路的电学行为进行仿真，达到设计目标后才能流片。电路行为依赖于器件行为，为此建立单个器件解析模型尤为重要。4、首次使用硅化感应杂质分凝和以硅化物为扩散源进行扩散两种方法，在硅化物/硅界面引入高浓度杂质原子，降低肖特基势垒高度0.2eV，可有效推动金属源/漏在集成电路中应用；建立一套完备方案，有效提取不依赖于几何参数的以碳纳米管网络为导电材料的薄膜晶体管载流子迁移率大小，从而解决了碳纳米管应用于薄膜晶体管中的一个难题。研究成果在Nature Communications、ACS Nano(影响因子13.709)以及IEEE Electron Device Letters上各发表论文1篇，在集成电路器件领域国际高端杂志 IEEE Transactions on Electron Devices上发表论文3篇。研究成果被Nature Materials(影响因子39.235)、Nature Communications、Nano Letters(影响因子12.08)等高端杂志引用，8篇代表论文共被SCI他引155次。获得授权发明专利4项。