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由於金屬與二維半導體接觸界面複雜的電荷轉移，界面處經常會產生強烈的費米釘扎效應。
近日，西北工業大學馮麗萍教授等人在Science China Materials發表研究論文，以Bi2OS2（擁有目前二維半導體材料中已知的最高電子遷移率）作為二維溝道層，採用密度泛函理論系統地計算了其與金屬電極接觸界面的肖特基勢壘以及界面電荷轉移機制。
1) 當Bi2OS2與三維金屬電極接觸時，界面強的電荷轉移主要由化學鍵的形成以及泡利電荷排斥作用引起，導致界面具有強的費米釘扎，並且由這兩個原因引起的電荷轉移方向相反。
2) 此外，當金屬的功函數大於半導體的電離能或小於半導體的電子親合能時，界面會產生一個額外的電荷轉移。
3) 當Bi2OS2與二維金屬電極接觸時，界面的費米釘扎完全被抑制，界面遵循肖特基-莫特定律，這是因為本文所選用的二維金屬電極能夠有效地屏蔽泡利電荷排斥作用。
4) 因此，通過選擇不同功函數的二維金屬電極，能夠寬範圍、線性地調節界面的肖特基勢壘高度，並且能夠實現界面從n型歐姆接觸到p型歐姆接觸的轉變。
這項研究不僅為Bi2OS2基器件的電極選擇提供了理論指導，還能夠增強對金屬與二維半導體接觸界面相互作用機制的理解。
文章信息
Zhang X., Feng L., Zhong S., et al.Schottky barrier heightsand mechanismof charge transfer at metal-Bi2OS2interfaces. Sci. China Mater. (2022).
https://doi.org/10.1007/s40843-022-2183-8
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