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第ⅥA主族元素掺杂Mg-MoS2异质结势垒高度调控

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在纳米尺寸的薄膜场效应晶体管中,源极、漏极(金属材料)与有源层(半导体材料)之间的肖特基势垒是制约器件发展的关键因素之一.本文采用密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,通过第Ⅵ主族元素对二硫化钼(MoS2)的硫原子进行替位掺杂,电子结构分析表明,氧的替位掺杂可以显著降低MoS2的带隙值.选择功函数值较低的金属Mg,构建氧掺杂Mg-MoS2异质结,研究发现,界面位置的氧掺杂可以使该异质结由肖特基接触变为欧姆接触.分析结果表明,欧姆接触的形成原因主要来自3个方面:(1)氧的掺杂增大了MoS2的电子亲合能;(2)未掺杂的Mg-MoS2异质结禁带中存在金属诱导间隙态,使费米能级被钉扎在禁带中靠近导带底的位置,界面氧掺杂降低了金属诱导间隙态在费米能级附近的强度,使费米能级的钉扎效应减弱而进入导带;(3)界面氧掺杂时,界面电荷转移减少,电偶极矩对Mg-MoS2异质结相对能级改变的影响减小.本文的研究结果为金属-半导体界面的肖特基势垒高度调控提供了一定的理论指导.
Barrier height control of the Mg-MoS2 heterojunction doped with group ⅥA elements

栾丽君、白凯阳、马喆凡、俞鹏飞、段理

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长安大学材料科学与工程学院,西安710061

肖特基势垒 掺杂 Mg-MoS2异质结 第一性原理 费米钉扎

陕西省国际科技合作计划长安大学中央高校基本科研业务费专项

2020KWZ-008300102312401

2023

10.1360/TB-2022-0683

科学通报
中国科学院国家自然科学基金委员会

科学通报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.269
ISSN：0023-074X
年,卷(期)：2023.68(6)
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