【儀表網 研發快訊】近日，信息科學與工程學院陳杰智教授研究團隊在低維半導體場效應晶體管電極接觸界面研究領域取得突破性進展，相關成果以“Van der Waals Heterostructure Contact Strategy for Barrier-Free 2D Complementary Transistors”為題，發表在材料領域頂級期刊Advanced Functional Materials(影響因子18.5)。信息學院博士后桑鵬鵬為論文第一作者，陳杰智教授為論文通訊作者，山東大學信息科學與工程學院為第一完成單位和通訊單位。
 

圖1.基于范德華異質結接觸策略提升二維半導體載流子注入效率
 

　　將原子級厚度的二維半導體材料引入垂直互補場效應晶體管架構，對于半導體器件突破亞納米級縮放極限具有重要意義。然而，由于缺乏有效摻雜技術以及難以調制的電極界面勢壘，單一金屬電極難以同時實現與二維半導體材料的P型和N型歐姆接觸，嚴重制約了新型二維半導體材料的應用和發展。
 

圖2.論文主要研究內容與結論
 

　　研究團隊由二維半導體異質堆疊入手，提出了一種基于范德華異質結的二維晶體管電極接觸策略。該工作采用第一性原理計算方法，通過設計破隙型或準破隙型范德華異質結，利用其層間電荷轉移，在一系列二維半導體中實現了簡并或準簡并的互補摻雜。另外，通過在金屬電極與二維溝道界面引入二維半導體插層，利用金屬電極與二維插層之間的費米釘扎效應以及二維插層與溝道層之間的能帶排列關系，可有效降低金屬電極與二維溝道之間的肖特基勢壘從而實現電極界面的歐姆接觸。器件量子輸運模擬顯示，所提出的范德華異質結電極接觸策略可有效提升二維晶體管的輸運電流，尤其是對于P型二維晶體管而言，相比于直接的金屬接觸電極，其開態電流可提升2至4個數量級。該工作為二維半導體器件的電極界面優化提供了一定的理論指導，同時可為二維互補型場效應晶體管設計奠定一定的理論基礎。
 

　　上述工作得到了國家自然科學基金和山東省自然科學基金等多個項目資助。