表面工学のMXenesによる二次元半導体とのショットキー・バリアフリー接触
Yuanyue Liu1, Hai Xiao1, William A Goddard1
1Materials and Process Simulation Center, ‡The Resnick Sustainability Institute, California Institute of Technology , Pasadena, California 91125, United States.
Journal of the American Chemical Society
|December 15, 2016
まとめ
2次元のMXenesは,2次元の半導体のためのショットキー・バリアフリーコンタクトとして有望である. 表面の化学反応により 効率的な電荷注入が可能になり 2D電子が進歩しました
科学分野:
- 材料科学
- 凝縮物質物理学
- ナノテクノロジー
背景:
- MXenesのような二次元素材は 次世代の電子機器にとって不可欠です
- インタフェースでのコンタクト抵抗は,2D電子機器における重要な課題です.
研究 の 目的:
- 2D半導体のためのMXenesを潜在的なショットキー・バリアフリー金属コンタクトとして調査する.
- MXeneの電子特性に対する表面化学の影響を理解する.
- 2Dエレクトロニクスにおけるコンタクトレジスタンス問題への解決策を提供する.
主な方法:
- MXeneの電子特性を研究するために,第一原理の計算が使用されました.
- 形成エネルギーは,表面端末制御のための合成経路を予測するために計算されました.
主要な成果:
- MXene表面化学 (O,OH,F端末) はフェルミレベルと作業機能を強く決定する.
- 表面二極体と弱いフェルミレベルピニングは,ショットキーの障壁のない電荷注入を容易にする.
- 特定のO末端およびOH末端のMXenesは,2D半導体への効率的な穴または電子注入を可能にします.
結論:
- MXenesは2D半導体のための効果的なショットキー・バリアフリーコンタクトとして機能します.
- 電子特性を最適化するには,MXeneの表面終結を制御することが重要です.
- この研究は 2D電子機器の性能を向上させるための経路を提供します.
関連する概念動画
01:24Metal-Semiconductor Junctions
1.2K
The contact of metal and semiconductor can lead to the formation of a junction with either Schottky or Ohmic behavior.
Schottky Barriers
Schottky barriers arise when a metal with a work function (Φm) contacts a semiconductor with a different work function (Φs). Initially, electrons transfer until the Fermi levels of the metal and semiconductor align at equilibrium. For instance, if Φm > Φs, the semiconductor Fermi level is higher than the metal's before contact. The...
Schottky Barriers
Schottky barriers arise when a metal with a work function (Φm) contacts a semiconductor with a different work function (Φs). Initially, electrons transfer until the Fermi levels of the metal and semiconductor align at equilibrium. For instance, if Φm > Φs, the semiconductor Fermi level is higher than the metal's before contact. The...
1.2K
01:12Fermi Level Dynamics
893
The vacuum level denotes the energy threshold required for an electron to escape from a material surface. It is usually positioned above the conduction band of a semiconductor and acts as a benchmark for comparing electron energies within various materials.
Electron affinity in semiconductors refers to the energy gap between the minimum of its conduction band and the vacuum level and it is a critical parameter in determining how easily a semiconductor can accept additional electrons.
The work...
Electron affinity in semiconductors refers to the energy gap between the minimum of its conduction band and the vacuum level and it is a critical parameter in determining how easily a semiconductor can accept additional electrons.
The work...
893
01:26Imperfections in Crystal Structure: Stoichiometric Point Defects
37
Schottky defects arise when some lattice points in a crystal, such as those in NaCl, remain unoccupied, creating lattice vacancies without disturbing the overall electrical neutrality of the crystal. This defect is common in ionic crystals where the positive and negative ions are similar in size, as seen in sodium chloride and cesium chloride. The presence of Schottky defects enables the crystal to conduct electricity to a small extent through an ionic mechanism. Electric fields cause nearby...
37