近期，我院计算凝聚态物理课题组在金属-少层二维半导体异质结中层依赖能带偏移机制研究中取得新进展，相关成果以“Layer-dependent band offsets in metal/few-layer two-dimensional semiconductor junctions: Mechanisms and implications”为题发表在《Physical Review Research》(2026, 8, 023169 )。我院博士研究生赵晓琳为该论文第一作者，王江龙教授和石兴强教授为通讯作者。
二维半导体材料在下一代电子器件中具有重要应用前景，金属-半导体异质结是器件的核心结构。在少层二维半导体器件中，不仅存在传统的金属–半导体界面，还存在少层范德华半导体内部的半导体–半导体层间界面。后者在金属-半导体结中的作用，尤其是其与金属-半导体界面的相互影响及潜在器件应用，目前仍缺乏清晰认识。针对这一科学问题，研究团队基于密度泛函理论计算，系统研究了少层二维半导体（MoS₂和InSe）与二维及三维金属接触形成的金属-半导体结，在统一的理论框架下阐明了少层二维半导体中层依赖能带偏移和离散化能带弯曲的形成机制。基于上述机制，研究团队进一步给出了计算的肖特基势垒的分解方法，并证明层间能带偏移能够抑制基于二维半导体的垂直场效应晶体管中的直接隧穿。该工作为统一理解金属-少层二维半导体异质结的层分辨能带弯曲提供了理论框架，也为少层二维半导体在场效应晶体管中的应用奠定了理论基础。
本研究工作得到了国家自然科学基金、河北大学优秀青年科研创新团队、河北大学高层次人才培育计划等项目的资助，同时也得到了河北大学高性能计算中心的技术支持。
文章链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/68cd-2nbh
