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1 nm Al插入层调节NiGe/n-Ge肖特基势垒

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物理学报 2022年第20期71卷 251-257页

作者：丁华俊薛忠营魏星张波中国科学院上海微系统与信息技术研究所高端硅基材料与器件实验室上海200050

通过引入1 nm铝作为插入层,研究了铝在调制镍与n型锗反应时对镍化锗与n型锗接触的肖特基势垒高度的影响.采用正向Ⅰ-Ⅴ法、Cheung法和Norde法分别提取了镍化锗与n型锗接触的肖特基二极管的串联电阻、势垒高度和理想因子.研究表明,在镍... 详细信息

通过引入1 nm铝作为插入层,研究了铝在调制镍与n型锗反应时对镍化锗与n型锗接触的肖特基势垒高度的影响.采用正向Ⅰ-Ⅴ法、Cheung法和Norde法分别提取了镍化锗与n型锗接触的肖特基二极管的串联电阻、势垒高度和理想因子.研究表明,在镍和锗衬底之间引入1 nm铝插入层,能够有效降低势垒高度,且其能够在350℃—450℃保持稳定.

关键词：铝肖特基势垒锗镍

非对称氧掺杂对石墨烯/二硒化钼异质结肖特基势垒的调控

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物理学报 2022年第1期71卷 234-242页

作者：郝国强张瑞张文静陈娜叶晓军李红波华东理工大学材料科学与工程学院上海200237 中国科学技术大学化学与材料科学学院合肥230026

在纳米逻辑器件中,制造低的肖特基势垒仍然是一个巨大的挑战.本文采用密度泛函理论研究了非对称氧掺杂对石墨烯/二硒化钼异质结的结构稳定性和电学性质的影响.结果表明石墨烯与二硒化钼形成了稳定的范德瓦耳斯异质结,同时保留了各自的... 详细信息

在纳米逻辑器件中,制造低的肖特基势垒仍然是一个巨大的挑战.本文采用密度泛函理论研究了非对称氧掺杂对石墨烯/二硒化钼异质结的结构稳定性和电学性质的影响.结果表明石墨烯与二硒化钼形成了稳定的范德瓦耳斯异质结,同时保留了各自的电学特性,并且形成了0.558 eV的n型肖特基势垒.此外,能带和态密度数据表明非对称氧掺杂可以调控石墨烯/二硒化钼异质结的肖特基接触类型和势垒高度.当氧掺杂在界面内和界面外时,随着掺杂浓度的增大,肖特基势垒高度都逐渐降低.特别地,当氧掺杂在界面外时, n型肖特基势垒高度可以降低到0.112 eV,提高了电子的注入效率.当氧掺杂在界面内时, n型肖特基接触转变为欧姆接触.平面平均电荷密度差分显示随着掺杂浓度的增大,界面电荷转移数量逐渐增多,导致费米能级向二硒化钼导带底移动,证实了随着氧掺杂浓度增大肖特基势垒逐渐降低,并由n型肖特基向欧姆接触的转变.研究结果将对基于石墨烯的范德瓦耳斯异质结肖特基势垒调控提供理论指导.

关键词：异质结密度泛函理论非对称掺杂肖特基势垒

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石墨烯过渡层对金属/SiC接触肖特基势垒调控的第一性原理研究

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物理学报 2022年第5期71卷 292-299页

作者：邓旭良冀先飞王德君黄玲琴江苏师范大学电气工程及自动化学院徐州221000 大连理工大学电子信息与电气工程学部控制科学与工程学院工业装备智能控制与优化教育部重点实验室大连116024

由于SiC禁带宽度大,在金属/SiC接触界面难以形成较低的势垒,制备良好的欧姆接触是目前SiC器件研制中的关键技术难题,因此,研究如何降低金属/SiC接触界面的肖特基势垒高度(SBH)非常重要.本文基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法... 详细信息

由于SiC禁带宽度大,在金属/SiC接触界面难以形成较低的势垒,制备良好的欧姆接触是目前SiC器件研制中的关键技术难题,因此,研究如何降低金属/SiC接触界面的肖特基势垒高度(SBH)非常重要.本文基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,结合平均静电势和局域态密度计算方法,研究了石墨烯作为过渡层对不同金属(Ag,Ti,Cu,Pd,Ni,Pt)/SiC接触的SBH的影响.计算结果表明,单层石墨烯可使金属/SiC接触的SBH降低;当石墨烯为2层时,SBH进一步降低且Ni,Ti接触体系的SBH呈现负值,说明接触界面形成了良好的欧姆接触;当石墨烯层数继续增加,SBH不再有明显变化.通过分析接触界面的差分电荷密度以及局域态密度,SBH降低的机理可能主要是石墨烯C原子饱和了SiC表面的悬挂键并降低了金属诱生能隙态对界面的影响,并且接触界面的石墨烯及其与金属相互作用形成的混合相具有较低的功函数.此外,SiC/石墨烯界面形成的电偶极层也可能有助于势垒降低.

关键词： SiC 石墨烯肖特基势垒第一性原理计算

金属-Bi_(2)OS_(2)界面肖特基势垒以及电荷转移机制研究

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Science China Materials 2023年第2期66卷 811-818页

作者：张晓东冯丽萍钟诗宸叶元茗潘海曦刘鹏飞郑孝奇李焕勇屈铭洋王锡桐 State Key Lab of Solidification Processing College of Materials Science and EngineeringNorthwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China

由于金属与二维半导体接触界面复杂的电荷转移,界面处经常会产生强烈的费米钉扎效应.本文以Bi_(2)OS_(2)(拥有目前二维半导体材料中已知的最高电子迁移率)作为二维沟道层,采用密度泛函理论系统地计算了其与金属电极接触界面的肖特基势... 详细信息

由于金属与二维半导体接触界面复杂的电荷转移,界面处经常会产生强烈的费米钉扎效应.本文以Bi_(2)OS_(2)(拥有目前二维半导体材料中已知的最高电子迁移率)作为二维沟道层,采用密度泛函理论系统地计算了其与金属电极接触界面的肖特基势垒以及界面电荷转移机制.当Bi_(2)OS_(2)与三维金属电极接触时,界面强的电荷转移主要由化学键的形成以及泡利电荷排斥作用引起,导致界面具有强的费米钉扎,并且由这两个原因引起的电荷转移方向相反.此外,当金属的功函数大于半导体的电离能或小于半导体的电子亲合能时,界面会产生一个额外的电荷转移.当Bi_(2)OS_(2)与二维金属电极接触时,界面的费米钉扎完全被抑制,界面遵循肖特基-莫特定律,这是因为本文所选用的二维金属电极能够有效地屏蔽泡利电荷排斥作用.因此,通过选择不同功函数的二维金属电极,能够宽范围、线性地调节界面的肖特基势垒高度,并且能够实现界面从n型欧姆接触到p型欧姆接触的转变.这项研究不仅为Bi_(2)OS_(2)基器件的电极选择提供了理论指导,还能够增强对金属与二维半导体接触界面相互作用机制的理解.

关键词：肖特基势垒功函数欧姆接触金属电极电荷转移接触界面排斥作用电子亲合能

氧原子吸附调控蓝磷/石墨烯异质结构的肖特基势垒

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无机化学学报 2023年第10期39卷 1980-1990页

作者：段汪洋程悦桓胡吉松马新国裴玲湖北工业大学理学院武汉430068 湖北省能源光电器件与系统工程技术研究中心武汉430068 华中科技大学光学与电子信息学院武汉430068

控制纳米电子器件的p型传输仍然是降低肖特基势垒的主要挑战。为了解决这个问题,采用半经验色散校正方案的第一性原理,系统研究了不同浓度的O原子吸附掺杂对蓝磷/石墨烯异质结构层间相互作用和电子性质的影响。结果表明,异质结界面内的... 详细信息

控制纳米电子器件的p型传输仍然是降低肖特基势垒的主要挑战。为了解决这个问题,采用半经验色散校正方案的第一性原理,系统研究了不同浓度的O原子吸附掺杂对蓝磷/石墨烯异质结构层间相互作用和电子性质的影响。结果表明,异质结界面内的O原子吸附可以增强界面结合。并通过改变界面内O原子吸附浓度来调节p型肖特基势垒的高度。进一步发现,通过增加界面内O原子的吸附浓度,可以降低p型肖特基势垒的高度,从而实现高效的电荷转移。最后,界面电荷的重新分布会导致费米能级的移动,而费米能级决定了肖特基势垒的高度。

关键词：蓝磷石墨烯氧吸附肖特基势垒异质结

GaN/1T-VSe范德华异质结：物理调控和化学掺杂实现肖特基势垒高度及电接触类型的转变

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物理学报 2023年

作者：汤家鑫李占海邓小清张振华长沙理工大学柔性电子材料基因工程湖南省重点实验室

降低金属-半导体界面的肖特基势垒并实现欧姆接触对于研发高性能肖特基场效应管是非常重要的。鉴于实验上已成功制备GaN及1T-VSe2单层，我们理论构建GaN/1T-VSe2异质结模型，并利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了它的稳定性、肖特... 详细信息

降低金属-半导体界面的肖特基势垒并实现欧姆接触对于研发高性能肖特基场效应管是非常重要的。鉴于实验上已成功制备GaN及1T-VSe2单层，我们理论构建GaN/1T-VSe2异质结模型，并利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了它的稳定性、肖特基势垒特性及其调控效应。计算的形成焓及淬火分子动力学模拟表明构建的异质结是稳定的。研究表明：本征异质结为p型肖特基接触，同时发现施加拉伸或压缩应变，异质结始终保持p型肖特基接触不变，没有出现欧姆接触。而施加外电场则不同，具有明显的调控效应，较高的正向电场能使异质结从肖特基接触转变为欧姆接触，较高的反向电场能导致p型肖特基接触转变为n型肖特基接触。特别是实施化学掺杂，异质结较容易实现由肖特基接触到欧姆接触的转变，例如引入B原子能使GaN/1T-VSe2异质结实现典型的欧姆接触，而C和F原子掺杂，能使GaN/1T-VSe2异质结实现准欧姆接触。这些研究对该异质结的实际应用提供了理论参考，特别是对于研发新型高性能纳米场效应管具有重要意义。

关键词：范德华异质结肖特基势垒欧姆接触物理调控化学掺杂

肖特基势垒对CdS/CdTe薄膜电池J-V暗性能的影响

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物理学报 2013年第16期62卷 473-478页

作者：赵守仁黄志鹏孙雷孙朋超张传军邬云华曹鸿王善力褚君浩中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083 上海太阳能电池研究与发展中心上海201201 华东师范大学信息科学技术学院上海200241

采用数学模拟方法分析了不同背接触势垒高度(φb)对于CdS/CdTe薄膜电池的J-V(电流密度-电压)方程的影响,得出了势垒高度与roll-over的变化对应关系.采用相应Cu/Mo背电极的CdS/CdTe薄膜电池在220—300K的变温J-V曲线的数值分析与理论分... 详细信息

采用数学模拟方法分析了不同背接触势垒高度(φb)对于CdS/CdTe薄膜电池的J-V(电流密度-电压)方程的影响,得出了势垒高度与roll-over的变化对应关系.采用相应Cu/Mo背电极的CdS/CdTe薄膜电池在220—300K的变温J-V曲线的数值分析与理论分析相对照,分析了背势垒对于J-V曲线拟合参数的影响.修正了φb与反向饱和电流(Jb0)关系式,理论与实验符合得非常好.

关键词： CdS CdTe薄膜伏安特性肖特基势垒 roll—over

肖特基势垒对铁磁/有机半导体结构自旋注入性质的影响

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物理学报 2010年第12期59卷 8856-8861页

作者：修明霞任俊峰王玉梅原晓波胡贵超山东师范大学物理与电子科学学院济南250014

理论研究了铁磁/有机半导体肖特基接触时的电流自旋极化注入,并讨论了电流自旋极化率随界面处肖特基势垒高度、有机半导体层中特殊载流子及其迁移率、界面附近掺杂浓度的变化关系.通过计算发现,寻找在势垒区中载流子迁移率比较大的有机... 详细信息

理论研究了铁磁/有机半导体肖特基接触时的电流自旋极化注入,并讨论了电流自旋极化率随界面处肖特基势垒高度、有机半导体层中特殊载流子及其迁移率、界面附近掺杂浓度的变化关系.通过计算发现,寻找在势垒区中载流子迁移率比较大的有机半导体材料对实现有效的自旋注入是必要的;同时还发现,由于铁磁/有机半导体接触而形成的肖特基势垒不利于自旋注入.因此要想实现有效的自旋注入,界面附近必须采用重掺杂来有效减少势垒区的宽度,且势垒的高度要限制在一定的范围内.

关键词：有机自旋注入肖特基势垒电流自旋极化率

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二维金属与半导体边缘接触的肖特基势垒研究

二维金属与半导体边缘接触的肖特基势垒研究

作者：李伟江南大学

学位级别：硕士

本文使用二维金属性材料代替三维块体金属与二维半导体材料进行接触,减小金属与二维半导体材料之间存在的晶格失配问题,提升载流子的注入效率。另外,本文采用边缘接触的方式替代顶部接触,降低金属和二维半导体的接触电阻,提升器件的性... 详细信息

本文使用二维金属性材料代替三维块体金属与二维半导体材料进行接触,减小金属与二维半导体材料之间存在的晶格失配问题,提升载流子的注入效率。另外,本文采用边缘接触的方式替代顶部接触,降低金属和二维半导体的接触电阻,提升器件的性能。基于密度泛函理论和非平衡格林数方法,本论文的主要研究工作如下:1.研究了不同的界面结构和掺杂对石墨烯/Mo S边缘接触的肖特基势垒的调控。根据电子差分密度结果显示,不同的界面结构会导致接触界面上不同的电子分布。由于这三种结构的石墨烯和Mo S都是通过边缘接触的方式构成的,因此阻碍载流子传输的隧穿势垒非常小。通过分析局域态密度,发现C-S结构表现出一个较小的p型肖特基势垒,这表明它比其他两种结构具有更好的输运特性。接着,通过对Mo S进行掺杂,发现有效的掺杂方法可以降低肖特基势垒高度,从而降低接触电阻。最后,计算了不同结构的电流大小。在小偏压范围内,未掺杂结构和掺杂结构的电流-电压曲线表现出整流和近似线性特性。2.研究了外电场与应力对平面器件肖特基势垒的调控。首先,使用了四种金属性更强的硼烯作为电极与WTe进行边缘接触。通过计算态密度,电子差分密度和电子分布图,发现不同的硼烯结构与WTe接触会导致不同的电子结构和输运性质。然后,通过计算四种结构的透射谱和局域态密度,发现了明显的肖特基势垒大小的差异。最后,研究了外加电场对肖特基势垒的影响。结果发现,外加电场有效地降低了肖特基势垒的高度,并诱导了硼烯与WTe之间的欧姆接触。其次,使用了硼烯与石墨烯作为电极与黑磷进行边缘接触。结果表示,由于黑磷具有各向异性的特点,在锯齿形黑磷/石墨烯和锯齿形黑磷/硼烯结构中得到了较小的肖特基势垒。然后,通过施加外电场,发现电场不仅能有效地调节异质结肖特基势垒的大小,而且还能有效地调节肖特基势垒的类型。最后,研究了应力对异质结肖特基势垒的影响。计算结果表明,所施加的应力可以调节基于扶手椅型方向的黑磷与金属接触的电子势垒和空穴势垒。3.研究了亚十纳米肖特基势垒场效应管。首先,以WSSe为沟道材料,研究了以Ti和Sn作为接触电极的5.1 nm单层WSSe肖特基势垒场效应晶体管的性能。主要研究了传输特性、总栅极电容、固有延迟时间和动态功率指标。计算结果表明,以Sn为接触电极的5.1纳米WSSe肖特基场效应管的开态电流达到高达1104.2μAμm,远远超出了ITRS对5.1 nm场效应管的要求。其次,以黑磷为沟道材料,研究了石墨烯和硼烯作为接触电极的亚10 nm(栅极长度=5.1、6.1、7.3、8.8 nm)单栅和双栅黑磷肖特基势垒场效应晶体管的性能。结果表明,以石墨烯为接触电极的亚5.1-8.8 nm单栅单层黑磷肖特基势垒场效应晶体管的开态电流分别为:1064.8、1272.3、1676.5、1363.8μA/μm,远远超出了国际半导体技术路线图对高性能应用目标的要求。与石墨烯电极相比,由于通道中金属诱导态的存在,以硼烯作为接触电极的5.1-8.8 nm单栅单层黑磷肖特基势垒场效应晶体管的开态电流只能满足国际半导体技术路线图对高性能应用目标要求的10%-70%。此外,还进一步研究了双栅模型对器件性能的影响。结果表明,采用双栅模型显著改善了器件的栅极控制效果。与单栅模型相比,以石墨烯和硼烯作为电极的5.1-8.8 nm单栅单层黑磷肖特基势垒场效应晶体管的开态电流增加了1.37-1.56和1.16-3.59倍。因此,以石墨烯为接触电极可以充分的发挥以黑磷为沟道的场效应晶体管的潜力。

关键词：二维金属材料肖特基势垒边缘接触第一性原理场效应晶体管