研究者另闢蹊徑,通過轉移原子級平整的金屬電極的方法,避免化學紊亂、界面費米能級被釘住的現象。
半導體層與金屬間的界面損失一直都是困擾高性能新型光電器件的重要問題,而常規的能帶計算往往嚴重低估了界面肖特基勢壘的不利影響。今日,Nature在線發表了題為「Approaching the Schottky-Mott limit in van der Waals metal-semiconductor junctions」的文章,第一作者是湖南大學劉淵教授(中組部青年千人),通訊作者是UCLA段鑲鋒、黃昱教授。這是湖南大學和UCLA近來的又一力作。
界面修飾一直被認為最有效的降低界面損失、提高器件性能的手段,而段鑲鋒教授科研團隊另闢蹊徑,通過轉移原子級平整的金屬電極的方法,避免化學紊亂、界面費米能級被釘住的現象,近乎完美的接近肖特基-莫特極限勢壘極限高度,實現了電學性能的大幅提升。
如下圖,該團隊首次通過實驗驗證,傳統的蒸鍍金屬電極極易讓界面出現嚴重的費米能級被釘住的現象;而通過轉移金屬電極的方法,界面處肖特基勢壘僅依賴相應金屬功函數,嚴格服從理論計算的肖特基-莫特規律。
基於此,研究人員以二硫化鉬作為研究體系,利用該方法製備電子和光電器件,實現室溫下的電子、空穴遷移率高達260cm2/Vs和175cm2/Vs的場效應電晶體,以及開路電壓高達1.02V的單層二硫化鉬光電二極體。
二硫化鉬電晶體轉移曲線
非對稱電極二硫化鉬光電二極體
近年來,半導體行業總是籠罩在摩爾定律難以為繼的陰霾之下,而這些獨特的器件製備方法、新型的材料器件結構都為開闢未來先進電子和光電子應用前進道路提供更多可能。
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