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今日Nature:湖南大学又发正刊,接近肖特基-莫特极限!

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今日Nature:湖南大学又发正刊,接近肖特基-莫特极限!

简 介

半导体层与金属间的界面损失一直都是困扰高性能新型光电器件的重要问题,而常规的能带计算往往严重低估了界面肖特基势垒的不利影响。今日,Nature在线发表了题为“Approaching the Schottky-Mott limit in van der Waals metal-semiconductor junctions”的文章,第一作者是湖南大学刘渊教授(中组部青年千人),通讯作者是UCLA段镶锋、黄昱教授。这是湖南大学和UCLA近来的又一力作。


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界面修饰一直被认为最有效的降低界面损失、提高器件性能的手段,而段镶锋教授科研团队另辟蹊径,通过转移原子级平整的金属电极的方法,避免化学紊乱、界面费米能级被钉住的现象,近乎完美的接近肖特基-莫特极限势垒极限高度,实现了电学性能的大幅提升。


   

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如下图,该团队首次通过实验验证,传统的蒸镀金属电极极易让界面出现严重的费米能级被钉住的现象;而通过转移金属电极的方法,界面处肖特基势垒仅依赖相应金属功函数,严格服从理论计算的肖特基-莫特规律。

 

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基于此,研究人员以二硫化钼作为研究体系,利用该方法制备电子和光电器件,实现室温下的电子、空穴迁移率高达260cm2/Vs和175cm2/Vs的场效应晶体管,以及开路电压高达1.02V的单层二硫化钼光电二极管。

 

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二硫化钼晶体管转移曲线


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非对称电极二硫化钼光电二极管

 

近年来,半导体行业总是笼罩在摩尔定律难以为继的阴霾之下,而这些独特的器件制备方法、新型的材料器件结构都为开辟未来先进电子和光电子应用前进道路提供更多可能。

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