计算凝聚态物理组在二维半导体的准键研究方面取得系列进展

近日，我院计算凝聚态物理组在金属电极与二维过渡金属硫族化合物（TMDCs）半导体异质结的准键研究中取得新进展，相关研究工作“Quasi-bonding-induced gap states in metal/two-dimensional semiconductor junctions: Route for Schottky barrier height reduction” 发表在《Phys. Rev. B》 (2022, 105, 224105)。硕士研究生周丽鑫为第一作者，石兴强教授为通讯作者。另一项工作，关于层间准键的分类 “Interlayer quasi-bonding interactions in 2D layered materials: A classification according to the occupancy of involved energy bands”，发表在《J. Phys. Chem. Lett.》 (2021, 12, 11998)。联培硕士研究生陈元滔和巩朋来研究员为共同第一作者，石兴强教授和南方科技大学黄丽教授为通讯作者。以上两项工作均以河北大学第一单位发表。

异质结是现代电子与光电器件的核心，二维半导体用于电子器件有望超越摩尔定律，近年来引起人们广泛的关注。作者在前期二维半导体准键研究的基础上，将准键研究扩展到金属-二维半导体异质结。在金属/半导体异质结的界面，金属表面重构经常发生。近期的实验报导了TMDCs（MoS₂、WS₂）在富硫条件的CVD生长过程中会引起金表面的硫化重构。通过密度泛函理论计算，作者发现重构界面存在类共价准键作用，导致在价带顶出现了显著的准键诱导的能隙态，从而形成了势垒较低的p型肖特基接触；准键对肖特基势垒的影响甚至可能超过界面偶极的作用。此现象不仅发生在硫重构金属/TMDCs界面，预期也普遍存在于硒重构、甚至氧重构的界面中。该工作为降低金属-二维半导体异质结的肖特基势垒高度提供了一个新途径，从而有助于解决二维半导体器件中接触电阻大这一难题。

以上工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北大学高层次人才引进经费和河北大学超算中心等的资助和支持。