清華大學Nat. Commun.: 一維半金屬接觸二維半導體
2023年1月7日，Nat. Commun.線上發表了清華大學張躍鋼教授和魏洋副研究員課題組的研究論文，題目為《One-dimensional semimetal contacts to two-dimensional semiconductors》。
二維(2D)半導體由于其優異的栅極靜電性能，在場效應半導體(FET)的溝道長度縮放方面具有廣闊的應用前景。然而，由于接觸電阻的急劇升高和納米級金屬導電性的惡化，其接觸長度的縮放仍然是一個重大挑戰。在此研究中，作者利用單壁碳納米管(SWCNT)電極建構了一維(1D)半金屬-二維半導體接觸，可以将接觸長度推到亞2 nm區域。這種1D-2D異質結比2D-2D異質結表現出更小的範德華間隙(vdW gap)，而肖特基勢壘高度(SBH)可以通過栅極電勢有效調節以實作歐姆接觸。作者提出了一種縱向傳輸線模型，用于分析器件在短接觸極限下的電勢和電流分布，并利用該模型提取了極短接觸下的1D-2D接觸電阻率，該接觸電阻率低至10-6 Ω cm2。進一步研究證明了具有栅極可調功函數的半金屬納米管可以與包括MoS2、WS2和WSe2在内的各種二維半導體形成良好的接觸。一維半金屬接觸的研究為未來納米電子學的進一步小型化提供了基礎。
圖1 一維半金屬接觸的結構表征和DFT計算
圖2 一維半金屬接觸MoS2 FET的電輸運測量
圖3 一維半金屬接觸的電阻率分析和基準
圖4 一維半金屬碳納米管接觸
【論文連結】
Li, X., Wei, Y., Wang, Z. et al. One-dimensional semimetal contacts to two-dimensional semiconductors. Nat. Commun., 2023, 14, 111. 網頁連結
