SCMs|金属-Bi2OS2界面肖特基势垒以及电荷转移机制研究

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。

近日，西北工业大学冯丽萍教授等人在Science China Materials发表研究论文，以Bi₂OS₂（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。

本文要点：

1) 当Bi₂OS₂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。

2) 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。

3) 当Bi₂OS₂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。

4) 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Bi₂OS₂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。

文章信息

Zhang X., Feng L., Zhong S., et al. Schottky barrier heights and mechanismof charge transfer at metal-Bi₂OS₂ interfaces. Sci. China Mater. (2022).

https://doi.org/10.1007/s40843-022-2183-8

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