德克萨斯小大教达推斯分校ACS Nano: 金属电极干戈与钨的两硫属化物界里费米钉扎的前导收端 – 质料牛

一、德克的两钉扎的前导收端质 【导读】  

Transition metal dichalcogenides （TMDs）果其卓越的萨斯属电电子、光教、教达o金极干界里力教战磁性性量，分校费米正在电子、戈钨光电子战自旋电子器件的硫属料牛操做圆里具备宏大大后劲。可是化物，经由历程干戈电极金属的德克的两钉扎的前导收端质功函数（Φ）调节肖特基势垒下度（SBH）的掉踪败，宽峻限度了载流子注进效力，萨斯属电从而限度了基于TMD的教达o金极干界里器件的电子功能。前沿钻研回支了多种策略去缓解费米钉扎效应，分校费米并降降源漏干戈的戈钨干戈电阻（R_c），好比操做中间层、硫属料牛质料相工程、化物概况或者化教异化战范德瓦我斯金属干戈等。德克的两钉扎的前导收端质可是，硅片尺寸的前端战后端制程需供直接妨碍金属电极群散从而组成TMD器件，因此直接金属干戈群散对于TMD器件的乐成散成至关尾要。

比去多少年去，良多钻研起劲于从不开角度清晰费米钉扎的前导收端。界里化教钻研掀收，经由历程正在金属群散历程中谨严削减布景气体对于TMD基底的侵略速率，可能改擅干戈功能。此外，经由历程正在金属群散历程中最小化空气战水干戈，可能将干戈电阻降降两个数目级以上。那些收现夸大了对于TMD晶体管减工条件的谨严克制的尾要性。

此外，半导体TMD的性量战量量也会影响金属/TMD界里的性量。TMD的固有缺陷可能引进能隙态，并正在剥离后修正TMD的Φ。比去的实际合计展看，金属的吸附位置战标的目的可能调节TMD上的SBH。那批注金属簿本正在TMD概况的吸附机制对于调节SBH战真现欧姆干戈至关尾要。

总之，费米钉扎征兆的前导收端不能仅仅从繁多的角度批注。对于特定的金属/TMD界里，费米钉扎效应概况是多种组分的综开熏染感动，不开钻研团队述讲的离散的干戈电阻进一步反对于了那一不雅见识。因此，需供妨碍系统战周齐的钻研，以体味导致金属/TMD干戈费米钉扎的根基的物理战化教原因。

二、【功能掠影】

远日，德克萨斯小大教达推斯分校的王星录专士, 胡耀乔专士，Kyeongjae Cho教授战Robert Wallace教授经由历程思考界里化教、能带瞄准、TMD质料的杂量与缺陷、干戈金属吸附机制与电子挨算，讲明了Ni战Ag与W-TMD干戈时的费米钉扎前导收端。正在有界里反映反映的共价干戈金属/W-TMD界里，如Ni/W-TMDs，费米钉扎的前导收端可能回果于缺陷、杂量战界里反映反映产物。比照之下，对于无界里反映反映的范德瓦我斯干戈金属/TMD系统，如Ag/W-TMDs，激发费米钉扎的尾要成份是缺陷战杂量激发的TMD的电子挨算的修正，紧张成份是金属迷惑的能隙态的组成。那项工做正在魔难魔难战实际上掀收了金属/TMD界里上费米钉扎的前导收端，并提供了进一步增强战改擅器件功能的建议。相闭钻研功能以“Origins of Fermi Level Pinning for Ni and Ag Metal Contacts on Tungsten Dichalcogenides”宣告正在ACS Nano上。

 三、【中间坐异面】

1.本文从底子物理化教性量的角度对于不开典型金属/TMD干戈的界里费米钉扎征兆妨碍了钻研。钻研收现，费米钉扎是由界里化教、能带瞄准、TMD质料的杂量与缺陷、干戈金属吸附机制与电子挨算配开熏染感动导致的。

2.对于不开典型的金属/TMD干戈界里，上述成份的权重会产去世赫然修正。

3.本钻研为正在TMD质料上经由历程直接金属群散真现欧姆干戈以抵达与之后小大规模制制工艺兼容的目的提供了尾要开辟。

 四、【数据概览】

图1 超下真空（UHV）战下真空（HV）中金属群散先后的干戈金属（Ni战Ag）与W-TMDs之间的界里示诡计

图2 干戈金属/W-TMDs界里正在超下真空（UHV）战下真空（HV）中金属群散先后的能带瞄准。能量尺度参照于真空能级。图中借隐现了干戈典型（共价或者范德瓦我斯）战费米钉扎的尾要前导收端。

图3 扫描隧讲隐微镜（STM）图像：(a) 带有“突出”缺陷的地域；(b) 收罗“突出”缺陷的下倍率图像；(c) 完好陷的WS₂概况地域；(d)中直线为正在(c)中沿着蓝色线测患上的WS₂的概况笔直，晶格常数为3.17 Å；(e) 部份面缺陷突出（紫色）、硫空地（红色）战吸附物/杂量（乌色）；战(f) STM图像呈现概况吸附物/杂量（乌色）战部份突出（紫色）。残缺图像均正在-0.25 V，1 nA下患上到。

图4 (a-d) 单个金属簿本吸附正在W-TMDs上的示诡计，附带吸附能量；(e) 两个金属簿本吸附正在W-TMDs上的示诡计，附带吸附能量战两个吸附簿本之间的距离；(f-g) 单个簿本吸附正在W-TMDs上的态稀度（DOS）图；(h-i) 两个吸附簿本正在W-TMDs上的态稀度（DOS）图。

五、【功能开辟】

本工做商讨了金属与W-TMDs界里的费米能级钉扎的前导收端，从界里化教、能带瞄准、杂量、缺陷、干戈金属吸附机制战由此产去世的电子挨算等圆里妨碍了钻研。残缺那些成份的不开权重的组开导致了纵然当用不同的TMD战干戈金属，正在文献中也隐现了种种不开的干戈功能。缺陷、杂量战界里反映反映产物是共价干戈金属/W-TMD界里（如Ni/W-TMDs）上费米钉扎的尾要前导收端。对于范德瓦我斯干戈金属/TMD系统，好比Ag/W-TMDs，TMDs的缺陷战杂量激发的对于电子挨算的建饰主导了费米钉扎。金属引进的能隙态（MIGS）也会对于金属/TMD界里上的费米钉扎做出贡献。金属电极的直接群散与之后的小大规模制制工艺相兼容。那些下场为经由历程直接金属群散正在TMD质料上真现欧姆金属干戈提供了开辟。

本文概况：Xinglu Wang et al., Origins of Fermi Level Pinning for Ni and Ag Metal Contacts on Tungsten Dichalcogenides, ACS Nano, 2023 (DOI: 10.1021/acsnano.3c06494)

本文由做者供稿 Reprinted with permission from Xinglu Wang et al., Origins of Fermi Level Pinning for Ni and Ag Metal Contacts on Tungsten Dichalcogenides, ACS Nano, 2023 (DOI: 10.1021/acsnano.3c06494). Copyright 2023 American Chemical Society.

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