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摘要

鉴于实验上最新合成的二维半导体材料WSi ₂N ₄(WSN)和二维金属材料MoSH(MSH), 构建了金属-半导体MSH/WSN肖特基结. 在实际的金属-半导体接触应用中, 肖特基势垒的存在严重降低了器件的性能. 因此, 获得较小的肖特基势垒甚至是欧姆接触至关重要. 本文使用第一性原理计算研究了在外电场和双轴应变作用下MSH/WSN肖特基结势垒的变化. 计算结果表明, 外电场和双轴应变均可以有效地调控MSH/WSN肖特基结势垒. 正向外电场能实现MSH/WSN肖特基结p型与n型肖特基接触之间的动态转化, 而负向外电场可实现MSH/WSN肖特基结向欧姆接触的转化. 此外, 较大的双轴应变可实现MSH/WSN肖特基结p型与n型肖特基接触的相互转化. 此项工作为基于WSN半导体的肖特基功能器件及场效应晶体管提供理论指导.

关键词:

Abstract

In view of the newly synthesized two-dimensional (2D) semiconductor material WSi ₂N ₄(WSN) and the 2D metal material MoSH (MSH), a metal-semiconductor MSH/WSN Schottky-junction is constructed in this work. In practical applications of metal-semiconductor contact, the presence of the Schottky barrier degrades the device performance severely. Therefore, it is crucial to obtain a smaller Schottky barrier height or even an Ohmic contact. Here, the first-principles calculations are used to investigate the variation of the Schottky barrier in MSH/WSN Schottky-junction under an external electric field and a biaxial strain. The results show that both external electric field and biaxial strain can effectively modulate the Schottky barrier of the MSH/WSN Schottky-junction. The dynamic switching between the p-type Schottky contact and the n-type Schottky contact can be achieved under the action of positive external electric field in the MSH/WSN Schottky-junction. Under the action of negative external electric field, the MSH/WSN Schottky-junction can be modulated to realize the transition from the Schottky contact to the Ohmic contact. The large biaxial strain can also induce the MSH/WSN Schottky-junction to realize the transition between the p-type Schottky contact and the n-type Schottky contact. This work may provide theoretical guidance for the WSN semiconductor based Schottky functional devices and field-effect transistors.

Keywords:

作者及机构信息

通信作者:谢泉,qxie@gzu.edu.cn

基金项目:贵州大学智能制造产教融合创新平台及研究生联合培养基地(批准号: 2020-520000-83-01-324061)、国家自然科学基金(批准号: 61264004)和贵州省高层次创新型人才培养项目(批准号: 黔科合人才[2015]4015)资助的课题.

Authors and contacts

Corresponding author:Xie Quan,qxie@gzu.edu.cn

Funds:Project supported by the Industry and Education Combination Innovation Platform of Intelligent Manufacturing and Graduate Joint Training Base at Guizhou University, China (Grant No. 2020-520000-83-01-324061), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61264004), and the High-level Creative Talent Training Program in Guizhou Province of China (Grant No. [2015]4015).

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