(纯计算)电子科技大学牛晓滨/陈海元团队ACS Nano: 二维电子化合物/半导体界面的无隧穿势垒欧姆接触

本研究基于第一性原理计算，探讨了二维电子化合物Ca2N与过渡金属硫族化合物MX2（M=Hf, Zr; X=S, Se）形成的金属-半导体界面。背景方面，二维电子化合物因其本征的近自由电子气和超低功函数，被视为高效电荷注入的理想电极材料，但范德华界面固有的隧穿势垒限制了载流子注入效率。研究目的在于解决弱费米能级钉扎与高效载流子隧穿之间的不兼容问题，实现无隧穿势垒的欧姆接触。结论表明，Ca2N与MX2间形成强耦合的施主-受主界面，在保持弱费米能级钉扎的同时实现了100%的隧穿几率和本征欧姆接触行为。输运模拟显示基于ZrS2/Ca2N的器件在0.2 eV偏压下电流密度可达近104 μA/μm。此外，对Ca2N表面进行溴化处理可提高环境稳定性而不降低界面电子特性。该工作为二维纳米电子学中的接触工程提供了新策略。