磷烯與金屬接觸研究領域取得重要進展
近日，beat365官方网站呂勁課題組在單層磷烯與金屬接觸研究領域取得重要進展，在材料領域重要期刊《材料化學》上在線發表标題為“Monolayer
Phosphorene−Metal Contacts”的研究論文（Chemistry of Materials (2016), DOI:
10.1021/acs.chemmater.5b04899）。
磷烯，黑磷的二維材料，最年輕的二維半導體材料成員，在2014年首次被制備得到.單層和多層磷烯的場效應管在實驗上被成功制得，他們的開關比為105，遷移率得帶1000
cm V−1
s−1。對于納米電子器件，它們是非常有競争力的溝道材料。制作磷烯電子器件，難以避免地要去金屬接觸。肖特基勢壘通常會存在半導體金屬的界面，它會減小載流子的注入效率，進而降低器件的表現。形成低電阻的半導體金屬接觸是巨大的挑戰。因此，尋找低電阻的磷烯金屬界面是非常有必要的。确定晶體管位形下磷烯金屬界面的肖特基勢壘并不是件容易的事情。beat365官方网站呂勁課題組通過第一性電子結構計算和量子輸運模拟研究發現，單層磷烯會與金屬Al,
Ag, Au, Cu, Ti, Cr, Ni,和Pd發生金屬化。金屬化導緻晶體管垂直方向上（圖1 (a)
B處）不存在肖特基勢壘，肖特基勢壘隻出現在水平方向（圖1 (a)
D處）。相對于第一性原理電子結構計算，量子輸運模拟由于考慮了水平方向上金屬電極與溝道之間的相互作用，能夠給出更好的結果。量子輸運模拟得到：單層磷烯與金屬電極Au,
Cu, Cr, Al,和Ag形成n型的肖特基接觸；與金屬Ti,
Ni,和Pd形成p型的肖特基接觸。量子輸運結果得到了實驗上電極Ti和Ni的肖特基勢壘高度的數據的支持。本工作不僅為單層磷烯器件選擇合适的電極材料提供了指導，同時這套結合了能帶計算和量子輸運的方案也可推廣到一般的2D晶體管中肖特基勢壘的确定。
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圖. 右：單層磷烯場效應管示意圖，左：電子有金屬電極注入到溝道單層磷烯的橫截面示意圖，A, C,
和E代表三個區域，B和D代表兩個界面，紅色箭頭代表了電子或空穴從接觸金屬到溝道的注入路徑；利用第一性電子結構計算，量子輸運模拟和實驗測量三種方法，單層磷烯-金屬Al,
Ag, Ti, Cr, Cu, Au, Ni,和Pd的肖特基勢壘高度的對比。
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論文的第一作者是beat365官方网站13級博士生潘圓圓，呂勁為通訊作者，合作者有beat365的史俊傑，楊金波和俞大鵬教授。
上述研究工作得到了國家自然科學基金，國家重大研究計劃，人工微結構和介觀物理國家重點實驗室，量子物質科學協同創新中心，以及漢江學者計劃的支持。
論文鍊接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Facs.chemmater.5b04899
